اولویت‏بندی عوامل موثر در عملکرد یک پرتابه با تلفیق روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و طراحی آزمایش های تاگوچی مطالعه موردی:صنایع منتخب هوا فضا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی صنایع دانشگاه آزاد نجف آباد

2 استادیار دانشکده مهندسی صنایع دانشگاه آزاد قزوین

3 دانشیار دانشکده مهندسی صنایع دانشگاه مالک اشتر

چکیده

هدف این پژوهش اولویت‏بندی عوامل موثر بر عملکرد پرتابه است. اولویت‏بندی این عوامل با استفاده از ترکیب روش فرآیند تحلیل سلسله[i] مراتبی و طراحی آزمایش های تاگوچی، کمک شایانی به طراحان در راستای بهبود عملکرد سازه‏های پرتابی می‏کند. با توجه به اینکه تاکنون با ایجاد تغییر در هریک از عوامل به شکل جداگانه، سعی در افزایش عملکرد پرتابه هاشده است، لذا در این مقاله سعی شده، بااستفاده از ترکیب روش AHP[ii] و طراحی آزمایش‏های تاگوچی تمام عوامل موثر بر عملکرد پرتابه به طور همزمان بررسی و آنها را اولویت‏بندی نماییم. نحوه کار بدین شکل است که ابتدا با استفاده از تکنیک طراحی آزمایش های تاگوچی، میزان تاثیر هریک از عوامل بر روی دو معیار برد و انحراف از هدف پرتابه محاسبه و سپس با استفاده از روش AHP این عوامل اولویت‏بندی می‏شوند.با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش و با در نظر گرفتن وزن مساوی برای دو معیار برد و انحراف از هدف، از بین 11 فاکتور مورد بررسی فاکتور زاویه پرتابدر رتبه اول، سرعت دهانه در رتبه دوم، زمان سوزش در رتبه سوم تاثیر گذاری بر عملکرد پرتابه قرار گرفتند. همچنین، عامل‏های وزن سوخت و سرعت باد به ترتیب در رتبه های دهم و یازدهم این اولویت بندی قرار گرفتند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Prioritizing the Effective Factors on Projectile Performance by Combination of Analytical Hierarchy Process (AHP) Method and Design of Experiment of Taguchi (Case study: selected aerospace industries)

نویسندگان [English]

  • Saberreza Bahrami 1
  • soroush Avakh 2
  • Mehdi Karbasian 3
1 M.Sc. Student. of Industrial Engineering, Islamic Azad University, branch Najaf Abad, Najaf Abad, Iran
2 Associate Professor Dept. of Industrial Engineering, Islamic Azad University, branch University of Gazvin, Gazvin, Iran
3 Associate Professor Dept. of Industrial Engineering, University of Malek Ashtar, Shahinshahr, Iran,
چکیده [English]

The purpose of this research is to prioritize the effective factors in projectile performance. Prioritizing these factors through combination of Analytical Hierarchy Process (AHP) method and design of experiment of Taguchi helps designers to develop the performance of projectile structure.
According to this, since now the researcher tried to increase the performance of projectile by changing every factors separately. In this paper, we analyzed and prioritized all the effective factors in projectile performance simultaneously through combination of AHP method and design of experiment of TaguchiTo this purpose, first by design of experiment of Taguchi, the influence of all these factors on two criteria of range and drift were calculated and then these factors were prioritized by AHP method. Considering equal weights for both range and drift, the results show among eleven factors, Firing Angle with value of 0.3398, Muzzle Velocity with value of 0.2918 and Burning Time with value of 0.1257 were the most influenced factors in projectile performance, respectively. Propellant Weight and Wind Velocity factors with value of 0.0104 and 0.00092 were ranked in tenth and eleventh priority respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • prioritizing
  • Projectile Performance
  • Range
  • Drift
  • Analytical hierarchy process (AHP)
  • Design of Experiment of Taguchi

1- مقدمه

در سال‏های متمادی، شرکت های غربی به جای تمرکز بر کیفیت در طراحی و توسعه محصول، بر ارتقای کیفیت در فرآیند ساخت و تولید محصول تکیه کردند. ولی امروزه مشخص شده است که فرآیند توسعه محصول اگر از نظر طراحی در سطح بهینه باشد، به بهترین خروجی و بهبود در بلند مدت منجر می گردد(فادکه،1381).

همواره یکی از مسائل و چالش‏های مهم
پیش روی مهندسان و طراحان سازنده سیستم های پرتابی برای بهینه‏سازی و بهبود در مشخصه‏های کیفی پرتابه‏ها، شناسایی و اولویت‏بندی عوامل تاثیرگذار بر این مشخصه‏های فنی است. عوامل متعددی در زمینه بهبود عملکرد یک پرتابه می تواند موثر باشد. کوردس و همکاران(2009) در پژوهشی با عنوان "برآورد قابلیت اطمینان ترک‏های روی بدنه پرتابه‏ها" عواملی را به عنوان عوامل تاثیر گذار بر عملکرد واقعی پرتابه ها شناسایی کردند. این عوامل عبارتند
 از: سرعت دهانه، زاویه پرتاب، زمان سوزش، زمان تاخیر، جرم گلوله، تراست، دما، فشار، سرعت باد، وزن سوخت و جهت وزش باد. عوامل یازده گانه پیش گفته از سوی کارشناسان صنایع هوا فضای ارتش آمریکا نیز شناسایی گردیده بود (گردهمایی سالانه سرویس های مشترک نظامی، 2005). ولی از آنجایی که سرمایه گذاری و اصلاح تمام این عوامل برای سازندگان مقدور و مقرون به صرفه نیست، شناسایی عوامل مهم و اولویت بندی آنها برای ارتقا و در نهایت بهبود مشخصه‏های فنی سیستم پرتاب امری مهم و اجتناب ناپذیر است.

اکثر عوامل پیش گفته از نظر مفهوم برای مخاطب مشخص است ولی به طور خلاصه، توضیحاتی راجع به هریک داده می شود. سرعت دهانه و زاویه پرتاب در حقیقت، سرعت و زاویه خروج پرتابه نسبت به جایگاه ثابت است. پرتابه‏های مورد نظر دارای موتورهایی هستند که پس از پرتاب برای کمک به حرکت بیشتر پرتابه، فعال می شوند. این موتورها دارای سوخت هستند که پس از فعال شدن تا مدتی می‏توانند بسوزند و انرژی لازم برای حرکت پرتابه را تامین کنند. مدت زمانی که از لحظه پرتاب تا روشن شدن موتور  طول می کشد، زمان تاخیر و مدت زمانی که موتور دارای سوخت است و کار می کند را زمان سوزش می گویند. سوخت مورد نظر دارای وزنی است که در میزان انرژی تولیدی موثر است. تراست به معنای اختلاف بین زمان سوزش و زمان تاخیر است. شرایط محیطی (جوی) که پرتاب در آن شکل می‏گیرد نیز دارای پارامترهای مهمی از قبیل دما و فشار است. سرعت و جهت وزش باد نیز از عوامل تاثیر گذار در کیفیت پرتاب است(گردهمایی سالانه سرویس های مشترک نظامی، 2005).

در خصوص موضوع تحقیق، تحقیقات مرتبط محدودی وجود دارد. چین نانگ لیو و همکاران (2010) در پژوهشی با عنوان مدل انتخاب تامین کننده با استفاده از تابع زیان تاگوچی و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و برنامه ریزی آرمانی، راهکار و مدل جدیدی برای انتخاب تامین کننده ارائه دادند. شارون (2010) در پژوهشی دیگر با عنوان کاربرد AHP و تابع زیان تاگوچی در زنجیره تامین، مدلی را برای تصمیم گیری در زمینه انتخاب مناسب ترین تامین کننده ارائه داد. هاریش راجپوت و همکاران (2011) در پژوهشی بحث استفاده از روش ANOVA برای محاسبه وزن معیارها در AHP فازی تجدید نظر شده را مطرح می نمایند. شاهین و همکاران (1388) در پژوهشی با عنوان بررسی تاثیر عوامل 5 گانه(A-B-C-D-E) بر میزان اسیدیته و PH نوشابه فانا با استفاده از روش تاگوچی، بهترین میزان ترکیبات محصول نوشابه فانا را مشخص نمودند. نتایج تحقیق او نشان داد که عوامل A، B، C و E در میزان انحراف اسیدیته و PH نوشابه موثر است.کریمی و همکاران (1388) در مطالعه‏ای روش‏های تصفیهبی هوازی فاضلاب در شهرک‏های صنعتی شامل روش بستر لجن بی هوازی با جریان روبه بالا (UASB[1])، رآکتور بی هوازی بستر ثابت با جریان رو به بالا (UAFB[2])، رآکتور بافلدار بی هوازی (ABR[3])، فرایند تماس بی هوازی و لاگون بی هوازی را با توجه به معیارهای فنی، اقتصادی، زیست محیطی و مدیریتی وزن دهی و با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی مورد ارزیابی و بررسی قرار دادند. بر این اساس فرآیندهای UAFB، ABR، UASB، لاگون بی هوازی و فرآیند تماس بی هوازی به ترتیب در اولویت اول تا پنجم قرار گرفتند(5). همچنین نینگ پی و لو (2005) در پژوهشی دیگر با عنوان ارزیابی و انتخاب تامین کنندگان با استفاده از روش تاگوچی و AHP بر اساس 4 معیار کیفیت، تحویل به موقع، قیمت و خدمات روشی را برای انتخاب تامین کنندگان ارایه دادند.

با توجه به اینکه تا کنون هیچگونه پژوهش جامع و مدونی در سطح کشور برای شناسایی میزان تاثیر هر یک از عوامل موثر در عملکرد پرتابه ها شکل نگرفته و نیز تلفیق تکنیک تاگوچی و AHP برای حل مسائل مربوط به اولویت‏بندی همچنان برای پژوهشگران داخلی ناشناخته مانده است، لذا در این پژوهش سعی می شود با تلفیق این دو تکنیک، پارامترهای مورد نظر را شناسایی، اولویت‏بندی و نهایتا تا حد امکان بهبود ایجاد نمود. در ضمن،
بر مبنای مطالعه موردی انجام شده در این پژوهش، می‏توان با تنطیم صحیح فرآیند، محصول را در برابر عوامل غیر قابل کنترل مثل فشار و دمای هوا مقاوم نمود.

روش کار به این ترتیب است که با استفاده از تکنیک طراحی آزمایش‏هاو روش تاگوچی تاثیر(وزن) هریک از عوامل بر روی برد مفید و انحراف از هدف پرتابه را مشخص می کنیم. سپس با استفاده از روش AHP عوامل 11 گانه پیش گفته را که به عنوان گزینه مطرح هستند، بر اساس 2 معیار برد و انحراف از هدف اولویت بندی می نماییم.

 

2- مرور ادبیات موضوع:

2-1- تصمیم گیری چند معیاره

تصمیم‏گیری چند معیاره برای انتخاب بهترین گزینه از بین گزینه های موجود با توجه به چندین شاخص  تصمیم‏گیری به کار می رود. فرآیند تصمیم‏گیری چند معیاره شامل 4 مساله اساسی شناسایی و ارزیابی ، وزن دهی ، انتخاب گزینه برتر با استفاده از یک روش MADM[4]و در نهایت تحلیل حساسیت و انتخاب گزینه نهایی است (کریمی و همکاران،1388).

در مرحله شناسایی و ارزیابی، شناسایی تصمیم‏گیرندگان، انتخاب معیارها و مشخص کردن گزینه‏ها انجام شده و ارزیابی گزینه ها در مقابل شاخص‏ها و معیارها شکل می گیرد. انتخاب شاخص‏ها و معیارهای مناسب، مهمترین اثر را بر
رتبه‏بندی نهایی گزینه‏ها دارد (پرتویی،1989). لذا انتخاب شاخص های مناسب برای تصمیم‏گیری از مهم‏ترین مراحل تصمیم گیری چند معیاره است. در مطالعاتی که انجام شده معیارهای مختلفی برای اولویت بندی عوامل موثر در عملکرد یک پرتابه (خمپاره) معرفی گردیده است که از آن جمله می‏توان به هزینه، تاثیرگذاری در برد مفید، میزان انحراف از هدف و تحت کنترل بودن عامل مورد نظر اشاره نمود.

در این مطالعه معیارهای اصلی مقایسه، تاثیر در برد مفید و انحراف از هدف معرفی شدند و ارزیابی معیارها بر اساس استفاده از تجربیات حاصل از طراحی و اجرای پروژه های مشابه در صنایع هوا فضا و نیز استفاده از نظرات خبرگان شکل گرفته است.

وزن‏دهی یکی از مهمترین و مشکل ترین مراحل تصمیم‏گیری چند معیاره بوده که می تواند عدم قطعیت قابل توجهی در فرآیند تصمیم گیری ایجاد نماید (میان آبادی و همکاران، 2008). با توجه به اینکه روش های متفاوتی در تشخیص و تعیین میزان اثر فاکتورها بر متغییر پاسخ وجود دارد، روش تاگوچی با تبدیل داده های تکراری به یک مقدار دیگر که بیانگر اندازه تغییرها است، راه استفاده از نسبت های را ارائه می دهد(شاهین و همکاران، 1388). در این پژوهش از روش طراحی آزمایش‏های تاگوچی و نسبت های ، برای تعیین وزن گزینه ها نسبت به معیار های مورد نظر استفاده شد. برای انتخاب گزینه برتر، روش های مختلفی وجود دارد که در این مطالعه فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) مورد استفاده قرار گرفت.

 

2-2- روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)

در هر مساله ارزیابی و انتخاب، فاکتورها و معیارهایی مطرح هستند که انتخاب بر اساس آنها شکل می‏گیرد. بسیاری از معیارها می توانند کیفی و غیر قابل سنجش باشند. روش های مختلفی تا کنون برای حل یک مساله تصمیم گیری ارائه شده است. در این میان روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) روش مناسبی است. زیرا زمانی که معیارهای کمی و کیفی با هم وجود داشته باشند قابل استفاده است(نینک پی و لو، 2005) و (نی دیک و همکاران 1992). فرآیند تحلیل سلسله مراتبی یکی از جامع ترین سیستم های طراحی شده یرای تصمیم گیری با معیارهای چندگانه است. این تکنیک امکان فرموله کردن مساله را به شکل سلسله مراتبی فراهم کرده و امکان در نظر گرفتن معیارهای مختلف کمی و کیفی را در مساله دارد. این فرآیند گزینه های مختلف را در تصمیم گیری دخالت داده و امکان تحلیل حساسیت روی معیارها و زیر معیارها را دارد.

 فرآیند تحلیل سلسله مراتبی که یک تکنیک تصمیم‏گیری برای حل مسائل چند معیاره پیچیده در حوزه های کاری مختلف است،روشی قابل انعطاف و کمی برای انتخاب گزینه ها بر اساس عملکرد نسبی آنها نسبت به یک یا تعداد بیشتری معیار است(لاریچیو و موشکویچ، 1995) و (ساعتی، 2000). این روش، رویکردی موثر و عملیاتی بوده که می تواند تصمیمات غیرساختاری و پیچیده را در نظر بگیرد(بروشاکی و همکاران، 2008). انتخاب این روش بر اساس ویژگی‏های موضوع مورد بررسی و همچنین، مزایا و معایب دیگر روش های تصمیم‏گیری بوده است. چند دلیل استفاده از AHP به جای دیگر روش‏های تصمیم‏گیری چند معیاره به شرح زیر است:

  1. در این روش، معیارهای کمی و کیفی در تصمیم گیری استفاده می شوند و تنها مدل تصمیم گیری چند معیاره است که می تواند سازگاری قضاوت تصمیم گیرندگان را اندازه گیری نماید.
  2. مقایسه زوجی در روش AHP به تصمیم گیرندگان اجازه می دهد وزن معیارها و یا رتبه گزینه‏ها را از ماتریس‏های مقایسات زوجی استخراج کنند و تعداد زیادی از معیارها می توانند در نظر گرفته شوند.
  3. AHP به تصمیم گیرندگان کمک می کند که جنبه‏های بحرانی مساله را به داخل یک ساختار سلسله مراتبی وارد نموده و مطابق با مساله، ساختار سلسله مراتبی انعطاف پذیری بسازند (لینکو و همکاران، 2007).
  4. روش AHP مسائل تصمیم گیری پیچیده را با قرار دادن گزینه ها در ساختار سلسله مراتبی حل می کند. ساختار سلسله مراتبی که از طریق مقایسات زوجی قضاوت های مستقل ایجاد می گردد، نسبت به تلاش هایی که تمام تصمیمات و معیارها را به طور همزمان اولویت بندی می کند، دارای ترجیح است(پرتوی، 1994).

در فرآیند تحلیل سلسله مراتبی عناصر هر سطح نسبت به عنصر مربوطه خود در سطح بالاتر به شکل زوجی مقایسه شده و وزن آنها محاسبه می گردد که این وزن ها، وزن نسبی نام دارد. سپس با تلفیق وزن‏های نسبی، وزن نهایی هر گزینه مشخص می‏گردد. وزن نهایی (وزن مطلق) از مجموع حاصلضرب اهمیت معیارها در وزن گزینه ها به دست می‏آید(محمودزاده و همکاران، 2007).

 

2-3- طراحی آزمایشات (DOE[5]) و روش تاگوچی

بیشتر فرآیندها پس از عبور از مقیاس آزمایشگاهی و نیمه صنعتی به مرحله صنعتی و تولید انبوه وارد می شوند. بنابراین، لازم است مخصوصاٌ در مرحله آزمایشگاهی، آزمایش‏هایی برای بهینه‏سازی پارامترهای موثر با طراحی های خاص شکل گیرد. در این زمینه به منظور کاهش تعداد آزمایش‏ها، نظم، دقت و تسریع در داده های به دست آمده و کاهش هزینه ها و زمان، استفاده از روش هایی موسوم به طراحی آزمایش‏ها که تحلیل های آماری را
در پی دارند، اجتناب ناپذیر است. طراحی آزمایشات علاوه بر موارد پیش گفته، قادر به محاسبه تاثیر کنش پارامترهای ورودی بر میزان تغییرات متغییر خروجی و همچنین، وزن‏دهی عوامل موثر در آزمایش است (بوربورثابت، سال شانزدهم).

امروزه طراحی آزمایش ها نقش موثری در بهبود فرآیند و محصولات، کاهش تغییرات و هزینه‏های کیفی دارد. این ابزار موثر در دنیای رقابتی امروز، به عنوان یک روش کارا ثابت شده است و بیشتر شرکت‏ها و سازمان های موفق از آن بهره جسته و پیشرفت های اساسی در سطح شرکت و سازمان خود به وجود آورده اند. روش های متفاوتی به نام طراحی آزمایش ها وجود دارند که با توجه به شرایط و محدودیت ها برای اجرا در یک سازمان تولیدی و یا حتی خدماتی قابل استفاده هستند (مونتگومری، 1385).

زمانی که ژاپن کار بازسازی خود را پس از جنگ جهانی دوم آغاز کرد با کمبود شدید مواد خام، تجهیزات با کیفیت و مهندسین ماهر روبه رو شد و رقابت برای تولید محصولات با کیفیت بالا و تداوم بهبود کیفیت را تحت آن شرایط آغاز کرد. کار ابداع یک متدولوژی برای برخورد با مساله رقابت به دکتر جنیچی تاگوچی که در آن زمان مهندس مسئول توسعه محصولات مخابراتی ویژه در آزمایشگاه‏های ارتباطات الکتریکی بود، واگذار شد. وی به کمک پژوهش هایش در سال های 1950 و 1960 اصول طراحی اثر زدا را توسعه داد و اساس کار خود را با به کار بستن نظریه هایش در توسعه محصولات مختلف اعتبار بخشید (فادکه، 1381). وی با معرفی این روش، جایزه دمینگ را در سال 1962 دریافت کرد. روش تاگوچی به عنوان یکی از روش های طراحی آزمایش ها از طرفداران بیشماری برخوردار است. این روش طرفدار فلسفه کاربردی مهندسی کیفیت است و سه مرحله را در گسترش تولید یا فرآیند تولید بررسی می کند(شاهین و همکاران، 1388):

1-  طراحی سیستم  2- طراحی پارامتر
 3- طراحی تلرانس

در طراحی سیستمٍ، مهندس از اصول علمی و مهندسی برای تعیین پیکره‏بندی پایه‏ای استفاده می‏کند. در مرحله طراحی پارامتر، مقادیر خاص پارامترهای سیستم تعیین می شوند و در مرحله طراحی تلرانس و یا طرح تحمل، بهترین مقادیر تحمل برای تلرانس‏ها استفاده می شود. آشنایی با فلسفه و درک درست این روش راه را برای اجرای مداوم آن هموار می کند(مونتگومری، 1385).

 

3- روش پژوهش

3-1- انتخاب عوامل موثر بر برد و انحراف از هدف پرتابه و تعیین سطوح آن ها

در این مرحله در صدد آن برآمدیم تا متغییرهای ورودی تاثیر گذار بر عملکرد پرتابه را بررسی کنیم. از آنجاییکه در زمینه موضوع پژوهش اطلاعات کافی در اختیار نبود، لذا با در نظر گرفتن پژوهشی که ارتش ایالات متحده آمریکا در سال 2005 انجام داده بود (گردهمایی سالانه سرویس های مشترک نظامی، 2005)، و نیز جلسه طوفان ذهنی که با حضور جمعی از منتخبین صنایع هوافضای کشور انجام شد، یکسری عوامل و سطوح آنها مطابق جدول شماره 1 شناسایی و پیشنهاد گردید.

 

3-2- انتخاب طرح آزمایش

قدم مهم بعدی در انجام پژوهش انتخاب طرحی است که بر اساس آن باید آزمایش ها را انجام داد. در آزمایش های مشتمل بر چند عامل که در آنها مطالعه توام عوامل بر پاسخ ضروری است، طراحی آزمایش‏های تاگوچی به شکل وسیعی کاربرد دارد. از جمله دلایل ترجیح دادن این روش نسبت به دیگر روش های سنتیطراحی آزمایشات مانند طرح های عاملی می توان به تعداد آزمایش های کمتر، بررسی اثرهای متقابل و نیز تعیین وزن اثرگذاری هر یک از عوامل بر روی پاسخ های مساله اشاره نمود. از دیگر مزایای این طرح هزینه و زمان کمتر نسبت به سایر طرح ها و نیز امکان تنظیم عوامل در سطوح مختلف است. با توجه به تعداد عوامل موثر موجود و سطوح آنها طرح مناسب برای انجام آزمایش های تاگوچی انتخاب می شود.

 

3-3- انجام آزمایش

بعد از مشخص شدن طرح آزمایش و ترتیب انجام آن، نوبت به انجام آزمایش می رسد. با توجه به مخرب بودن و پر هزینه بودن انجام واقعی آزمایش‏ها، از نرم افزار شبیه‏ساز پرتاب استفاده شد که دقت بالا و درجه انطباق 98% با واقعیت دارد. آزمایش ها به شکل کاملا تصادفی اجرا شد و در نهایت برای اطمینان بیشتر چند پرتاب واقعی نیز انجام شد که صحت آزمایشات را تایید نمود. اطلاعات مربوط به اجرای آزمایشات در جدول شماره 2 ذکر شده است.

 

3-4-تجزیه و تحلیل داده هانسبت [6]

با توجه به اینکه افزایش برد و کاهش انحراف از هدف برای ما دارای مطلوبیت است، با استفاده از فرمول بزرگتر- بهتر برای پارامتر برد و کوچکتر- بهتر برای پارامتر انحراف از هدف، می‏توان مقدارهای را برای هر تیمار آزمایشی یافت. حال با داشتن نسبت های برای تمام ترکیبات حاصل از آزمایش‏ها، به راحتی می توان با یافتن اثر هر فاکتور در سطوح مورد آزمایش و سپس کم کردن آنها از هم، اثر و در ادامه وزن هر عامل روی برد و انحراف از هدف را یافت. در ادامه، به محاسبه این اثرها در جدول شماره 3 و 4 پرداخته خواهد شد و گراف‏های مربوطه نیز برای تحلیل بیشتر اثر هر یک از پارامترها بر روی معیارهای برد و انحراف از هدف ارائه می‏شوند.

 

3-5- اجرای فرآیند تحلیل سلسله مراتبی

در این مرحله نمودار سلسله مراتبی تصمیم گیری را رسم کرده، وزن هر گزینه و هر شاخص را مشخص می نماییم. همانطور که قبلا گفته شد 2 معیار برد و انحراف از هدف دارای وزن برابر هستند. به عبارتی برای طراحان و سازندگان سیستم های پرتابی به همان اندازه که افزایش برد مهم است، کاهش خطا و انحراف از هدف پرتابه نیز اهمیت دارد. برای تعیین وزن گزینه ها  نسبت به شاخص افزایش برد و کاهش انحراف، از نسبت های حاصل از روش تاگوچی استفاده شد. سپس با استفاده از نرم افزار ExpertChoice اولویت بندی به روش AHP را انجام می دهیم. از جمله دلایل استفاده از روش AHP می‏توان به سادگی و فهم نسبتا خوب این روش نسبت به سایر روش های تصمیم‏گیری چند معیاره اشاره نمود.

4 مطالعه موردی و یافته های پژوهش

پژوهش مورد نظر در یکی از صنایع منتخب هوافضای کشور که برای اجرای طرح پیش گفته مناسب بود، شکل گرفت. با توجه به مطالعات انجام شده و همچنین، مصاحبه با کارشناسان صنعت مذبور، در قدم اول 11 عامل موثر بر عملکرد پرتابه شناسایی و معرفی گردید که 10 عامل در 3 سطح و 1 عامل در 2 سطح قابل تنظیم بود (جدول 1).

برای طراحی جدول آزمایش های تاگوچی از نرم افزار MINITAB16 استفاده شد. با توجه به تعداد عوامل و سطوح تنظیمی هریک از آن‏ها جدولL36 انتخاب گردید. سپس تمام 36 آزمایش مورد نظر با استفاده از نرم افزار شبیه ساز انجام و نتایج آن در جدول 2 ثبت گردید.

 

 

 

جدول1- فاکتورها و مقادیر مربوطه

پارامتر

واحد

نشانه

سطح1

سطح2

سطح3

جهت وزش باد

--------------

A

موافق

مخالف

--------

سرعت دهانه

 

B

172

213

265

زاویه پرتاب

درجه

C

6/55

60

75

زمان سوزش

ثانیه

D

4/2

6/2

8/2

زمان تاخیر

ثانیه

E

5/4

5

5/5

جرم گلوله

کیلوگرم

F

8/15

16

2/16

تراست

ثانیه

G

830

840

850

دما

سانتیگراد

H

0

20

54

فشار

پاسگال

J

78

85

93

سرعت باد

 

K

شمال

شرق

غرب

وزن سوخت

گرم

L

0

10

20

 

 

 

 

 

جدول2- طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی و نتایج حاصله

S/N

میانگین انحراف از هدف

  S/N

میانگین برد

L

K

J

H

G

F

E

D

C

B

A

RUN

-50/37

75

79/76

6913

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

-70/35

61

31/78

8532

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

2

-25/33

46

61/76

6775

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

1

3

-61/37

76

40/77

7410

3

3

2

2

2

2

1

1

1

1

1

4

-41/35

59

10/78

8034

1

1

3

3

3

3

2

2

2

2

1

5

-82/31

39

76/77

7726

2

2

1

1

1

1

3

3

3

3

1

6

-16/38

81

72/76

6851

1

2

3

3

1

2

2

3

1

1

1

7

-11/35

57

45/78

8364

2

3

1

1

2

3

3

1

2

2

1

8

-06/33

45

43/77

7442

3

1

2

2

3

1

1

2

3

3

1

9

-84/37

78

86/76

6967

2

1

2

3

1

3

3

2

1

1

1

10

-52/36

67

51/78

8420

3

2

3

1

2

1

1

3

2

2

1

11

-37/30

33

46/77

7466

1

3

1

2

3

2

2

1

3

3

1

12

-39/36

66

34/76

6558

3

2

1

3

3

2

3

1

2

1

1

13

-46/32

42

47/76

6659

1

3

2

1

1

3

1

2

3

2

1

14

-12/36

64

71/80

10846

2

1

3

2

2

1

2

3

1

3

1

15

77/36-

69

78/76

6903

3

3

3

2

1

1

3

2

2

1

1

16

-04/32

40

89/75

6233

1

1

1

3

2

2

1

3

3

2

1

17

-41/35

59

77/80

10924

2

2

2

1

3

3

2

1

1

3

1

18

-98/35

63

14/76

6409

2

1

1

2

3

3

1

3

2

1

2

19

-62/30

34

02/76

6323

3

2

2

3

1

1

2

1

3

2

2

20

-56/35

60

80/80

10968

1

3

3

1

2

2

3

2

1

3

2

21

-52/36

67

63/76

6781

1

3

2

1

3

1

2

3

2

1

2

22

-25/32

41

21/76

6461

2

1

3

2

1

2

3

1

3

2

2

23

-44/33

47

52/79

9457

3

2

1

3

2

3

1

2

1

3

2

24

-04/32

40

89/74

5555

3

1

3

1

2

3

2

1

3

1

2

25

-52/36

67

53/78

8447

1

2

1

2

3

1

3

2

1

2

2

26

-06/33

45

59/79

9538

2

3

2

3

1

2

1

3

2

3

2

27

-66/32

43

74/74

5460

2

3

1

3

2

1

2

2

3

1

2

28

-77/36

69

19/78

8122

3

1

2

1

3

2

3

3

1

2

2

29

-80/33

49

90/79

9888

1

2

3

2

1

3

1

1

2

3

2

30

-06/33

45

78/74

5483

1

2

2

2

2

3

3

3

3

1

2

31

-25/36

65

59/78

8506

2

3

3

3

3

1

1

1

1

2

2

32

-66/32

43

26/79

9184

3

1

1

1

1

2

2

2

2

3

2

33

-46/32

42

88/74

5548

2

2

3

1

3

2

1

2

3

1

2

34

-98/35

63

19/78

8121

3

3

1

2

1

3

2

3

1

2

2

35

-97/33

50

86/79

9844

1

1

2

3

2

1

3

1

2

3

2

36

 

 

 

 

 

 

با توجه به گراف اثرهای اصلی و نیز نسبت‏های حاصل برای هر 36 ترکیب آزمایش، به محاسبه اثر هر عامل و نحوه تاثیر گذاری آن، پرداخته شد. برای این کار پس از محاسبه میانگین سطوح مختلف هر عامل و سپس کم کردن حدبیشتر و حداقل آنها از یکدیگر، اثر و در ادامه وزن هر عامل روی برد و انحراف از هدف برآورد شد که نتایج آن در جدول‏های 3 و 4 بیان گردیده است. گراف‏های خطی نیز کمک شایانی در تشخیص اثر هر عامل بر روی معیارهای مورد نظر می کنند.

 

 

 

شکل 1- اثرهای اصلی پارامترها بر روی برد

جدول 3- اثر و وزن عامل ها در افزایش برد مفید

وزن عامل در افزایش برد

اثر عامل در افزایش برد

سطح 3

سطح 2

سطح 1

عامل

نشانه

004/0

035/0-

------

590/77

630/77

جهت وزش باد

A

421/0

080/3

150/79

610/77

070/76

سرعت دهانه

B

340/0

49/2-

100/76

150/78

590/78

زاویه پرتاب

C

008/0

060/0

600/77

650/77

590/77

زمان سوزش

D

033/0

245/0-

470/77

610/77

720/77

زمان تاخیر

E

046/0

343/0-

460/77

810/77

550/77

جرم گلوله

F

017/0

131/0-

550/77

590/77

690/77

تراست

G

039/0

290/0

720/77

700/77

410/77

دما

H

053/0

390/0-

400/77

650/77

790/77

فشار

I

017/0

130/0

640/77

660/77

530/77

سرعت باد

K

016/0

120/0-

590/77

560/77

680/77

وزن سوخت

L

 

 

با توجه به شکل 1 و جدول 3 عامل سرعت دهانه در رتبه اول، زاویه پرتاب در رتبه دوم، فشار هوا در رتبه سوم، جرم گلوله در رتبه چهارم، دمای هوا در رتبه پنجم و زمان تاخیر در رتبه ششم اثر گذاری روی برد مفید قرار دارند. عامل های تراست، سرعت باد، وزن سوخت، زمان سوزش و جهت وزش باد به ترتیب در اولویت های هفتم تا یازدهم این اثر‏گذاری هستند.

 

 

 

 

 

 

شکل 2- اثرهای اصلی پارامترها بر روی انحراف از هدف

جدول 4-اثر و وزن عامل ها در کاهش انحراف از هدف

وزن عامل در انحراف از هدف

اثر عامل در انحراف از هدف

سطح 3

سطح 2

سطح 1

عامل

نشانه

079/0

995/0

---

090/34-

080/35-

جهت وزش باد

A

162/0

039/2

540/33-

640/34-

580/35-

سرعت دهانه

B

339/0

256/4

170/32-

160/35-

430/36

زاویه پرتاب

C

243/0

051/3-

940/34-

890/31-

280/34-

زمان سوزش

D

050/0

636/0-

950/34-

310/34-

510/34-

زمان تاخیر

E

035/0

441/0

480/34-

420/34-

860/34-

جرم گلوله

F

005/0

070/0-

870/34-

490/34-

410/34-

تراست

G

024/0

302/0

470/34-

770/34-

570/34-

دما

H

054/0

677/0-

880/34-

670/34-

200/34-

فشار

I

0007/0

009/0

630/34-

630/34-

640/34-

سرعت باد

K

004/0

057/0

590/34-

560/34-

610/34-

وزن سوخت

L

 

 

شکل 3 –نمودار سلسله مراتبی

 

با توجه به شکل 2 و جدول 4 عامل زاویه پرتاب در رتبه اول، زمان سوزش در رتبه دوم، سرعت دهانه در رتبه سوم، جهت وزش باد در رتبه چهارم، فشار هوا در رتبه پنجم و زمان تاخیر در رتبه ششم اثر گذاری روی انحراف از هدف پرتابه قرار دارند. عامل‏های جرم گلوله، دمای هوا، تراست، سرعت باد و وزن سوخت به ترتیب در اولویت های هفتم تا یازدهم این اثر گذاری هستند.

در این مرحله با توجه به اینکه تمام عوامل موثر بر عملکرد پرتابه به همراه وزن آنها مشخص شده است، می توان نمودار سلسله مراتبی را رسم و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی را انجام داد. شکل 3 نمودار سلسله مراتبی را به وضوح نمایش می دهد.

وزن مساوی برای شاخص های برد و انحراف از هدف (هر کدام 0.5) و اجرای روش AHP، اولویت‏بندی نهایی عوامل موثر بر عملکرد پرتابه شکل گرفت که نتایج آن در جدول شماره 5 ذکر گردیده است. برای اولویت‏بندی عوامل به روش AHP از نرم افزار ExpertChoice استفاده شد. شایان ذکر است، برای محاسبه وزن دو شاخص برد و انحراف از هدف پرسشنامه‏ای بر مبنای مقایسات زوجی طراحی گردید و به کارشناسان و خبرگان صنعت مربوطه ارائه گردید و بر مبنای پاسخ های آن، وزن این دو معیار  0.5 محاسبه شد.

 

 

جدول 5- اولویت بندی نهایی پارامترها موثر بر عملکرد پرتابه

اولویت

نام پارامتر

نشانه

وزن نهایی

اول

زاویه پرتاب

C

3398/0

دوم

سرعت دهانه

B

2918/0

سوم

زمان سوزش

D

1257/0

چهارم

فشار

I

0536/0

پنجم

جهت وزش باد

A

0420/0

ششم

زمان تاخیر

E

0420/0

هفتم

جرم گلوله

F

0410/0

هشتم

دما

H

0318/0

نهم

تراست

G

0119/0

دهم

وزن سوخت

L

0104/0

یازدهم

سرعت باد

K

0092/0

 

 

همانطور که در جدول 5 مشاهده می‏شود، عامل زاویه پرتابدر رتبه اول، سرعت دهانهدر رتبه دوم، زمان سوزش در رتبه سوم، فشار در رتبه چهارم، جهت وزش باد در رتبه پنجم، زمان تاخیر در رتبه ششم، جرم گلوله در رتبه هفتم، دمای محیط در رتبه هشتم، تراست در رتبه نهم، وزن سوخت در رتبه دهم و نهایتاٌ عامل سرعت باد در رتبه آخر قرار گرفت.

 

5- بحث

با توجه به نتایج حاصل از روش تاگوچی و تحلیل نسبت‏های ، اثر هریک از عوامل مورد بررسی بر روی برد و انحراف از هدف محاسبه شد که عوامل سرعت دهانه، زاویه پرتاب و فشار به ترتیب دارای بیشترین اثر روی برد مفید و عوامل زاویه پرتاب، زمان سوزش و سرعت دهانه در اولویت‏های بالای اثرگذاری بر انحراف از هدف قرار دارند. استفاده از روش تاگوچی به عنوان یکی از متدهای طراحی آزمایش ها این امکان را به ما می‏دهد تا همزمان با بررسی اثرهای اصلی، اثرهای متقابل عوامل را نیز بررسی نماییم. در پژوهش های انجام شده در گذشته عموماً برای اولویت‏بندی یا از روش‏های تصمیم‏گیری چند معیاره و یا از روش طراحی آزمایش ها به شکل جداگانه استفاده می‏شد. به عنوان مثال شاهین و همکاران(1388) از روش تاگوچی و کریمی و همکاران (1388) از روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی برای تعیین میزان اثر و رتبه بندی عوامل استفاده کردند. در این پژوهش سعی شد با استفاده همزمان از روش تاگوچی و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی بهترین اولویت‏بندی را انجام دهیم. از پژوهش‏های مشابه در روش پژوهش می‏توان به پژوهشی که شارون (2010) با عنوان کاربرد AHP و تابع زیان تاگوچی در زنجیره تامین انجام داد، اشاره نمود. البته وجه تمایز پژوهش حاضر با سایر پژوهش‏های مشابه پیشین استفاده از روش طراحی آزمایش های تاگوچی به جای استفاده از تابع زیان تاگوچی و تلفیق آن با روش AHPاست. از طرفی پژوهش های مدون و منسجمی در زمینه شناسایی عوامل موثر بر عملکرد پرتابه در کشور انجام نشده است و اندک مطالعات انجام شده در این زمینه صرفا به بررسی هر یک از عوامل به شکل جداگانه پرداخته اند که نتایج محکم و قابل اتکایی به دست نمیداد. لذا در این پژوهش سعی شد با انجام مطالعه‏ای وسیع و منسجم عوامل موثر بر عملکرد پرتابه ها را شناسایی و اولویت بندی نمود.

با در نظر گرفتن نتایج حاصل پیشنهاد می گردد برای ایجاد بهبود در عملکرد پرتابه، بر روی عوامل زاویه پرتاب، سرعت دهانه، زمان سوزش و زمان تاخیر تغییراتی ایجاد شود.

 

6- نتیجه گیری

در این پژوهش، از روش تاگوچی به عنوان یکی از روش های طراحی آزمایش ها ، به منظور شناسایی عوامل موثر بر عملکرد پرتابه؛ و از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، به عنوان یکی از روش های تصمیم‏گیری چند معیاره برای اولویت‏بندی این عوامل، استفاده شده است.

با توجه به نتایج حاصل از روش تاگوچی، از میان 11 عامل مورد بررسی عوامل سرعت دهانه، زاویه پرتاب، فشار، جرم گلوله، دما، زمان تاخیرو تراست به ترتیب دارای بیشترین اثر روی برد مفید موثر می‏باشند. از طرفی با توجه به معیار انحراف از هدف عوامل زاویه پرتاب، زمان سوزش، سرعت دهانه، جهت وزش باد، فشار، زمان تاخیر و جرم گلوله در اولویت های بالاتر قرار دارند. لذا با استفاده از روش AHP و با در نظر گرفتن وزن مساوی برای معیارهای انحراف از هدف و برد، عامل های زاویه پرتاب،سرعت دهانه و زمان سوزشبه ترتیب در اولویت های اول تا سوم اثر گذاری بر روی عملکرد پرتابه قرار گرفتند. عامل های فشار در رتبه چهارم، جهت وزش باد در رتبه پنجم، زمان تاخیر در رتبه ششم، جرم گلوله در رتبه هفتم، دمای محیط در رتبه هشتم و تراست در رتبه نهم این اولویت‏بندی قرار دارند. نهایتاٌ عوامل وزن سوخت و سرعت باد در اولویت های دهم و یازدهم این رتبه بندی قرار گرفتند (جدول 5).

همچنین، بهترین ترکیب عوامل برای داشتن بیشترین برد مفید، آزمایش شماره 21 و بهترین ترکیب عوامل برای داشتن کمترین انحراف از هدف، آزمایش شماره 12 است. همچنین، مقادیر پیشنهادی برای عواملی که توسط طراحان و سازندگان این نوع پرتابه ها قابل تنظیم است، با توجه به آزمایش شماره 27 که در هر دو شاخص دارای مطلوبیت نسبی است، مطابق با جدول شماره 6 است.

جدول 6- مقادیر بهینه برای بهترین عملکرد

نام پارامتر

مقادیر پیشنهادی

زاویه پرتاب

60

سرعت دهانه

265

زمان سوزش

8/2

زمان تاخیر

5/4

جرم گلوله

16

تراست

830

وزن سوخت

10

 

در ادامه پیشنهاد می گردد با در نظر گرفتن اثر متقابل بین عوامل، در پژوهشات آتی از روش های دیگر تصمیم گیری چند معیاره از قبیل ANP و TOPSIS استفاده گردد. همچنین، استفاده از دیگر روش های طراحی آزمایش ها مثل روش طرح های عاملی کسری و مقایسه نتایج حاصل از آن با روش اجرا شده در این پژوهش (تاگوچی)، می تواند کمک شایانی در انتخاب روش مناسب طراحی آزمایش ها برای اینگونه مسائل باشد.



1-       Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)

2-       Upflow Anaerobic Fixed Bed Reactor (UAFB)

3-       Upflow Anaerobic Baffled Reactor (ABR)

4-       Multi Attribute Decision Making

5-       Design Of Experiments

6-       Signal To Noise

گردهمایی سالانه سرویس های مشترک نظامی مربوط به سلاح‏های سبک و نمایش قدرت نظامی؛2005."بررسی دقت و ظرافت مکانیزم خمپاره انداز 120 میلی متری". ارائه شده برای پیاده نظام بین المللی.

بوربور ثابت، نسیم؛. مجله روشن، سال شانزدهم، شماره 110"حل قدم به قدم یک مساله DOE با استفاده از نرم افزار MINITAB

شاهین، آرش؛ نوارچیان، امیرحسین؛ مومیوند، علیرضا؛ (1388). "کاربرد روش تاگوچی در بررسی کاهش انحراف مقادیر پارامترها از مقدار هدف (مطالعه موردی:اسیدیته و PH نوشابه فانا در کارخانه روزنوش کرمانشاه).

فادکه، م.س. (1381). مهندسی کیفیت با استفاده از طراحی اثر زدا، ترجمه عبدالحسین خدایوندی، همدان: انتشارات دانشگاه بوعلی سینا.71-123

کریمی، عبدالرضا؛ مهردادی، ناصر؛ هاشمیان، سید جمال الدین؛ ، نبی بید هندی، غلامرضا؛ توکلی مقدم، رضا؛ 1388. "انتخاب فرآیند بهبنه تصفیه فاضلاب با استفاده از روش AHP

مونتگمری،داگلاس سی؛ 1385. طرح و تحلیل آزمایش‏ها، ترجمه غلامحسین شاهکار، چاپ دوم، تهران: مرکز نشر دانشگاهی، 488- 506

 

Boroushaki,S., and Malczewski, J. (2008). “Implementing an extension of the analytical hierarchy process using ordered weighted averaging operators with fuzzy quantifiers in ArcGIS.” Computers and Geosciences, 34, 399-410

Chin-Nung Liao., Hsing-Pei Kao.(2010). ”Supplier selection model using Taguchi loss function, analytical hierarchy process and multi-choice goal programming”.Computers & Industrial Engineering

Expert Choice. (2000). Quick start guide & tutorials: User’s manual, PA: Expert Choice Inc., Pittsburgh, 37- 45

Ghodsi-pour, S. H. (2007). Analytical hierarchy process (AHP), 5th Ed., Amirkabir University of Tech. Pub., Tehran. (In Persian), 12(3), 4- 9

Hajkowich,S.,Young,M.,wheeler,s.,Macdonald,D.,and‏ Young,D.(2009).”Supporthng decisions:understanding natural resource management assessment techniques” CSIRO landand water, 7(2)- 6- 7

 Harish C. Rajput, Abbas S. Milani, Andrew Labun .(2011). ”Including time dependency and ANOVAin decision-making using the revised”. Applied Soft Computing, 19(1), 15-28.

Larichev, O.I., and Moshkovich, H.M.(1995). ”ZAPROS-LM-a method and system for ordering multi attribute alternatives”. European J. of operational Research, 82, 503-521

Linkov, I., Satterstrom, F.K., Steevens, J., Ferguson, E., and Pleus, R.C. (2007). “Multi-criteria decision analysis and environmental risk assessment for nanomaterials” J. of Nanoparticle Research, 9, 543-554.

Mahmoodzadeh, S., Shahrabi, J., Pariazar M., and Zaeri, M. S. (2007). “Project selection by using fuzzy AHP and TOPSIS technique”, J. of Engineering and Technology, 30, 333-338

 

Mianabadi,H.,and Afshar,A.(2008).”Multi-attribute decision-making to Rank urban water supply schemes”. J.of water and wastewater,m, 66, 34-45.(In Persian)

Ningpi-Wei,.Low Chinyao (2005).”Supplier evaluation and selection via Taguchi Loss function and an AHP”. Springer-verlag London limited 2005, 27(2), 625–630

Nydick, R.L., Hill, R.P (1992). “Using the analytic hierarchy process to structure the supplier selection procedure”. Journal of Purchasing and Materials; 25(2): 31-36.

Partovi, F.Y., Burton, J., Banerjee, A. (1989). “Application of analytic hierarchy process in operations management”. International Journal of Operations and Production Management; 10(3), 5-19.

Partovi, F. Y. (1994). “Determining what to benchmark: An analytic hierarchy process approach”. Int. J. of, 16(4), 117- 136

Cordes, J.A., Thomas, J., Wong, R.S., Carlucci, D.(2009). Reliability estimates for flawed mortar projectile bodies, 8(1), 2- 5

Saaty, T.L.(2000). Fundamentals of decision  making and priority theory, 2nd Ed., PA: RWS Pub., 23(3), 7- 19

Pittsburgh.

sharon M.Ordoobadi.(2010). Application of AHP and Taguchi loss function in supply chain. 110(8), 1251- 1269