X
تبلیغات
بازی تراوین

انرژی هسته ای، سلولهای بنیادین، شبیه سازی، نانو تکنولوژی
انرژی هسته ای، سلولهای بنیادین، شبیه سازی، نانو تکنولوژی 
آخرین مطالب

انرژی پاکیزه

تولید الکتریسیته پاکیزه از «منابع جدید جایگزین شونده» مانند خورشید، باد، توده‌های زیستی و نیروی ناشی از حرارت مرکزی زمین، نیازمند حمایت شدید است.
اما ظرفیت جمعی این فناوری‌ها برای تولید برق در دهه‌های آینده محدود است.
پیش بینیهای نشان میدهد که حتی با 20 سال حمایت تحقیقاتی و یارانه‌ای، این منابع جدید جایگزین شونده می‌توانند کمتر از 3 درصد از برق جهان را تأمین کنند.
کارشناسان امور محیط زیست در زمینه هشدار نسبت به این که تغییرات فاجعه‌بار آب و هوایی یک خطر واقعی و حتمی است، نقش ارزشمندی ایفا کرده اند.
این مسأله نیز اهمیت حیاتی دارد که آنان باید برای یافتن راه‌حل‌های این مشکل نیز به همین اندازه واقع‌گرا باشند.
ما حتی با حداکثر ذخیره‌سازی انرژی و چشم‌اندازی که پوشیده از صفحه‌های گیرنده انرژی خورشیدی و نیز آسیاب‌های بادی است، باز هم برای تأمین بیشتر نیازهای مربوط به انرژی خود به منابع معتنابهی از آن نیاز داریم که به طور 24 ساعته برق تولید کنند.
نیروی هسته‌ای مانند انرژی خورشیدی، باد و آب، می‌تواند بدون تولید دی‌اکسید کربن یا انتشار سایر گازهای گلخانه‌ای برق تولید کند.
تفاوت اساسی انرژی هسته‌ای در آن است که این انرژی تنها گزینه‌ای است که می‌تواند منابع گستردة الکتریسیته پاکیزه را در مقیاس جهانی تولید کند.
چنانچه بخواهیم نیاز بیکران جهان را به انرژی پاکیزه تأمین کنیم، باید نیروی هسته‌ای و «منابع جدید جایگزین‌شونده» را اگر چه رقیب یکدیگر محسوب می‌شوند، به عنوان شریک یکدیگر در نظر بگیریم.

ضرورت استفاده از نیروی هسته‌ای

جهان ما بدون گسترش سریع انرژی هسته‌ای نمی‌تواند نیازهای روبه‌ افزایش خود را در زمینه انرژی به شکلی پاکیزه رفع کند.

انرژی هسته‌ای امروز

استفاده از نیروی هسته‌ای از 40 سال پیش آغاز شد و اینک این نیرو همان اندازه از برق جهان را تأمین می‌کند که 40 سال پیش به وسیله تمام منابع انرژی تأمین می‌شد.
حدود دوسوم از جمعیت جهان در کشورهایی زندگی می‌کنند که نیروگاه‌های هسته‌ای آنها در زمینه تولید برق و زیرساخت‌های صنعتی نقش مکمل را ایفا می‌کنند.
نیمی از مردم جهان در کشورهایی زندگی می‌کنند که نیروگاه‌های انرژی هسته‌ای در آنها در حال برنامه‌ریزی و یا در دست ساخت هستند.
به این ترتیب، توسعه سریع نیروی هسته‌ای جهان مستلزم بروز هیچ تغییر بنیادینی نیست و تنها نیازمند تسریع راهبردهای موجود است.
امروزه حدود 440 نیروگاه هسته‌ای در 31 کشور جهان برق تولید می‌کنند.
بیش از 15 کشور از مجموع این تعداد در زمینه تأمین برق خود تا 25 درصد یا بیشتر، متکی به نیروی هسته‌ای هستند.
در اروپا و ژاپن سهم نیروی هسته‌ای در تأمین برق بیش از 30 درصد است.
در آمریکا نیروی هسته‌ای 20 درصد از برق را تأمین می‌کند.

قابلیت رقابت نیروی هسته‌ای

در حال حاضر هزینه ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای بیش از ساخت نیروگاه‌هایی است که با سوخت زغال یا گاز کار می‌کنند. این تفاوت با توجه به تجربة طولانی استفاده از نیروی هسته‌ای که به کاهش دورة ساخت و افزایش طول عمر نیروگاه کمک می‌کند، در حال کم شدن است.
در صورتی که نیروگاه‌های هسته‌ای ساخته شوند، می‌توانند به دلیل استفاده از سوخت ارزان و کارآیی اصلاح شده، با هزینة کمتری به فعالیت خود ادامه دهند.
بنابراین نیروی هسته‌ای حتی در بازار فروش که چندان به خواص آن اهمیت نمی‌دهد، نیز به طور فزاینده‌ای قابل رقابت است.
درحالیکه از نظر انتشار گازهای گلخانه‌ای زیانبار برچسب قیمتی برای منابع انرژی درنظر بگیریم، به سرعت درمی‌یابیم که نیروی هسته‌ای در زمینة تولید فزایندة انرژی، آن هم در مقیاس جهانی، ارزان‌ترین و البته پاکیزه‌ترین گزینه است.

آینده هسته‌ای فراگیر

با شروع قرن بیست و یکم، انرژی هسته‌ای 16 درصد برق جهان را تأمین می‌کند.
با اجرای یک سیاست همگانی بی‌نقص، این درصد می‌تواند به سرعت افزایش یابد و بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای و ایجاد آلودگی از موفقیت اقتصاد جهانی حمایت کند.
خوشبختانه اورانیومی که سوخت هسته‌ای است به مقادیر زیاد هم در روی زمین و هم در بستر دریا یافت می‌شود.
در دسترس بودن اورانیوم در سرتاسر جهان و با هزینه کم، عامل مهمی است که موجب گسترش سریع نیروی هسته‌ای می‌شود.
صنعت نیروی هسته‌ای سرگرم آماده کردن نسل جدیدی از راکتورهاست.
طرح‌های ساده‌تر و مطابق استاندارد موجب تسریع صدور مجوز ساخت راکتور شده و زمان و هزینه ساخت را کاهش می‌دهد و این در حالی است که حداکثر استانداردهای حفاظت در برابر حوادث، زلزله و یا حمله تروریستی نیز در آن رعایت شده است.
راه‌اندازی راکتورهای پیشرفته حتی هزینه کمتری داشته و پسمان کمتری نیز تولید می‌کند.
بدعت مهم در این زمینه تلفیق خصوصیات «ذاتی» و «تابع» ایمنی است و منظور از آن استفاده از اصول طبیعی و فیزیکی به عنوان جایگزینی برای کنترل فعال است
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:30 ب.ظ ] [ حسن ]

کانه آرایی

به علت پایین بودن درصد اورانیوم در سنگ معدن انتقال سنگ معدن به محلی دیگر به منظور جداکردن اورانیوم مقرون به صرفه نیست و بدین جهت کانه آرایی و تغلیظ در تاسیسات برپا شده در نزدیک معدن انجام می گیرد.
با توجه به ویژگی های هر کانی انجام تغییراتی در طول فرایند ضرورت پیدا می کند. کارخانه نیمه صنعتی حتی المقدور به گونه ای ساخته می شود که بتوان برخی از دستگاه ها را از مدار خارج و یا سیستم های جدیدی را به فرایند افزود.
کانه آرایی برای تهیه کنسانتره U3O8 یا کیک زرد در چند مرحله انجام می گیرد.

استخراج به صورت مایع

یکی از روش های استخراج اورانیوم استخراج به صورت مایع است. در این روش محلول های نفوذ کننده از مجاری حفر شده به معدن تزریق می شوند. این محلول ها به سرعت در سنگ معدن نفوذ کرده و استخراج آنها را به صورت نیمه مایع از مجاری در نظر گرفته شده امکان پذیر می سازد. این روش در صورتی کارساز است که یک قشر غیر قابل نفوذ در زیر بستر سنگ های معدنی وجود داشته باشد تا این کانی ها که به صورت نیمه مایع درآمده اند خشک نشده و قابل استخراج بمانند.
مزیت اصلی این روش آن است که تنها 1% از سنگ معدن توسط محلول خیس شده و استخراج می شود. بقیه محتوای سنگ در معدن می ماند.
مشکل دیگر معادن اورانیوم آن است که بعد از خاتمه بهره برداری از معدن و برچیدن تاسیسات باید از ایمن بودن محل معدن از نظر امکان نشت و پخش مواد رادیواکتیو در خاک و آب های زیر زمینی مطمئن شد. به عنوان مثال رادیوم که با مواد خیس شده همراه است ، باید به وسیله باریت یا کلرور باریم به صورت جامد و غیر قابل پخش درآید.
همچنین حلال های آلی که در فرایند استخراج به کار می روند ، باید توسط زغال فعال شده جذب شوند.

اکتشاف تکمیلی

این مرحله برای تعیین میزا ن تخمینی ذخیره اورانیوم است. با بررسی های آزمایشگاهی مانند XRF- XRD سنگ نگاری ، کانی شناسی ، میکرو شیمی و کانه آرایی ، ساختار کانی مشخص می گردد. در این مرحله نوع ذخیره و نوع کانی های حاوی اورانیوم مشخص می شود. سپس مطالعات و عملیات هیدرومتالورژیکی برای استخراج اورانیوم از کانی ها آغاز می شود.

اکتشاف اولیه

اکتشاف ذخائر اورانیوم معمولا با شناسایی مناطقی آغاز می شود که از نظر زمین شناسی برای تمرکز اورانیوم مناسب تشخیص داده شوند. اکتشافات اولیه با هواپیما یا هلیکوپتر به وسیله وسایل اندازه گیری تابشی از قبیل اشکارساز گایگر- مولر و شمارشگرهای سنتیلاسیون صورت می گیرد. اکتشافات هوایی ، یک منطقه مشخص را تحت پوشش قرار داده و محل هایی را که دارای فعالیت بیشتر هستند شناسایی می کند.
عملیات اکتشافی در محل های شناسایی شده با عملیات زمینی تکمیل می شود و به کشف معادن در قشرهای بیرونی زمین یا در عمق های 300 تا 3000 متر می انجامد.
مکان های تمرکز اورانیوم را در اصطلاح زمین شناسی شوتز می نامند و تا حدود 75% U3O8 یافت شده معمولا از همین شوتز هاست.
روش های اکتشاف معادن اورانیوم عبارتند از :
1- روش های ژئوشیمی از قبیل فلوریمتر لیزری و غیره
2- اندازه گیری غلظت رادون 222 در هوا که به وسیله آشکارسازهای آلفا و غیره انجام می گیرد.
3- اندازه گیری های ایزوتوپی مثل اندازه گیری غلظت سرب 206 یا 207 یا اندازه گیری غلظت هلیوم 4 که آخرین ایزوتوپ از سری واپاشی های اورانیوم است. غلظت بیش از سطح معمولی این ایزوتوپ ها می تواند به کشف ذخائر اورانیوم کمک کند.

معادن اورانیوم ایران

در ایران تاکنون در سنگ های پروتروزوئیک پیشین و کامبرین پیشین در چند ناحیه ساغند ، زریگان ، نریگان ، انارک ، گنبد نمکی گچین ، قلات و همچنین در ارتباط با سنگ های ماگمایی ترشیری (الموت، اهر و ...) شواهدی از اورانیوم به دست آمده است.
پیچبلند خام استخراج شده تقریبا دارای % 1 U3O8 می‌باشد که به آسانی به روش های ثقلی تغلیظ شده به % 50 U3O8 می‌رسد. روش غالب در تغلیظ کانه‌های اورانیوم لیچینگ می‌باشد.
البته در تاریخ27/9/85 معاون سوخت سازمان انرژی اتمی ایران در همایش "معرفی فناوری های هسته‌ای و دستاوردهای ملی" در مشهد گفت: ‪ ۱۴۰۰معدن اورانیوم در سطح ایران وجود دارد. در حدود 30 درصد از خاک کشور اکتشاف هوایی صورت گرفته و با توجه به نقشه‌های به دست آمده، 1000 نقطه شاخص برای اکتشاف معادن اورانیوم شناسایی شده است. ضمنا دو کارخانه اورانیوم در بندرعباس و اردکان یزد تولید کیک زرد را بر عهده دارند.
بر اساس گزارش های رسمی ایران به آژانس، ذخائر اورانیوم قطعی ایران بعد از حدود بیست سال اکتشاف و تحقیق 491 تن برآورد گردیده است که می توان معادل 876 تن منبع احتمالی قابل بهره برداری با هزینه استخراج هر کیلو 80 تا 130 دلار را نیز بر آن افزود. علاوه بر این ها فرضیات غیر قابل اثباتی در مورد وجود 4500 تن اورانیوم دیگر و یا احتمال پیدا شدن 5000 تن ذخائر جدید وجود دارد که تا کنون تائید نگشته است. برابر این آمار، منابع قطعی اورانیوم ایران را باید حدود1400 تن برآورد کرد وهر سیاستی باید با توجه به این ارقام طراحی وبرنامه ریزی شود.

معادن اورانیوم

در میان کشورهای مختلف جهان، استرالیا دارای بزرگترین معادن اورانیوم است. و ذخایر ومنابع ارزان اورانیوم به ترتیب در کشورهای استرالیا ، قزاقستان ،آمریکا ، کانادا ،آفریقای جنوبی ، نامیبیا ، روسیه ، نیجر ، برزیل، ازبکستان ، اوکراین و مغولستان قرار دارد. کانادا با 25% تولید در صدرو استرالیا و نیجر با 14.8% و 9% تولید جهانی درمرتبه دوم و سوم قرار دارند. در حال حاضر 24 کشور دارای معادن اورانیوم نزد آژانس بین المللی انرژی اتمی ثبت شده اند که به غیر از چین، پاکستان و هندوستان مابقی گزارشات رسمی منابع و معادن اورانیوم خود را ارائه می دهند.

عوامل موثر در کاهش سوخت

نیاز تکنولوژی هسته ای (به طور عمده تولید برق) در 50 سال آینده به اورانیوم طبیعی، تابع عوامل و فاکتورهای ذیل است:

1- تکامل نوع نیروگاه های هسته‌ای

امروزه 5 نوع اصلی از نیروگاه های اتمی در دست ساخت و بهره ‌برداری می‌باشند. نیروگاههای اتمی نوع PWR ،‌ BWR و PHWR بعد از سال 2020 عمده‌ ترین و اصلی ‌ترین راکتورهای قدرت در دنیا خواهند بود و این تحول در تقلیل نیاز بازار به اورانیوم طبیعی سهم به سزایی خواهد داشت.

2- مصرف مجدد سوخت

استفاده مجدد از سوخت‌های مصرف شده و مصرف سوخت نوعMOX و ارسال سوخت نسل سوم به پسمانگور که حدود 30 درصد مصارف آتی را تامین خواهد نمود ،. و برهمین مبنا کاهش نیاز بازار به اورانیوم نسل اول (اورانیوم طبیعی) را به همراه خواهد داشت.

3- تکامل درجه سوخت

بالا رفتن نرخ سوختن منجر به استفاده بیشتر از اورانیوم مصرفی و کاهش نیاز به اورانیوم طبیعی خواهد شد.

4- بهره ‌گیری از سوخت با غنای بیشتر

راکتورهای اتمی سبب استفاده بهینه از میله‌های سوخت و در نهایت کاهش اورانیوم مورد نیاز خواهند شد. و میزان اورانیوم تخلیه شده را کاهش خواهند داد.

5- بازفرآوری سوخت هسته‌ای

در سناریوهای مختلف( کم و زیاد) منجر به صرفه‌جویی اورانیوم از 12 تا 35 درصد خواهد شد. با توجه به روند فزونی درخواست بازار جهانی اورانیوم ، مسلما از سال 2020 به بعد منابع اورانیوم گران تر از هزینه تولید 80 دلار به کیلوگرم مورد بهره ‌برداری قرار خواهد گرفت.
کانسارهای اورانیوم دارای بیش از 10 هزار تن از شمار کانسارهای بزرگ به حساب می آیند و کوچکترین واحد معدنی، به کانسارهای دارای حدود 500 تن اطلاق می شود. گرچه انواع مختلفی از کانسارهای اورانیوم کشف گردیده و در دست بهره‌ برداری است، اما کانسارهای جای گرفته در میزبان ماسه سنگی که مناسب استحصال درجا هستند از انواع ارزان و اقتصادی در بازار جهانی تلقی می‌شوند.
حدود 50 % تولید جهانی از معادن نزدیک به سطح زمین ( کم هزینه ) و 32% از معادن واقع در عمق زمین ( پر هزینه ) تامین می شود.
اورانیوم ارزان رقم بزرگی را می سازد که با توسعه تکنولوژی و روی آوردن به فروشویی درجا و آن هم در ذخایر نوع ماسه سنگی مطرح است. فرو شویی مکانی یا فروشویی در جبهه های معدن ، موردی است که به دلیل مناسب بودن برای حفظ محیط زیست دوره نورسیدگی را طی می کند و نیاز به رشد و پژوهش دارد.
منابع تخمینی قابل افزایش رده ارزان قیمت در کشورهای استرالیا ، قزاقستان ، کانادا ، افریقای جنوبی ، نامیبیا و ازبکستان متمرکز است. حال آنکه اورانیوم قابل تولید بین 40-80 دلار به کیلو گرم بیشترین شانس را در قزاقستان و برزیل دارد. و اورانیوم گران قیمت (80-130 دلار به کیلوگرم ) در روسیه و قزاقستان از تناژ بالایی برخوردار است.
منابع کشف نشده اورانیوم که شامل منابع تخمینی قابل افزایش رده II و منابع حدسی است از نظر هزینه تولید ، این ذخایر عموما از رده متوسط و گران قیمت ، یعنی کمتر از 80 دلار به کیلوگرم و کمتر از 130 دلار به کیلوگرم می باشد.
مجموع ذخایر تخمینی قابل افزایش رده دو (ERA-II) برابر 3729100 تن است ، که تعداد عمده آن درآمریکا و قزاقستان می باشد، اما منابع حدسی که می تواند مورد اکتشاف در آینده قرار گیرد در مغولستان ، آمریکا ، آفریقای جنوبی و کانادا جای دارد.

منابع و ذخایر اورانیوم درمناطق مختلف

منابع شناخته شده اورانیوم برحسب قیمت تمام شده تولید در رده‌های مختلف طبقه‌بندی می شود.
برای معرفی منابع و ذخایر اورانیوم ، در یک بررسی آژانس انرژی اتمی (NEA) و آژانس بین المللی انرژی اتمی (IAEA) با در نظر گرفتن معیار های زیر :
•درجه اکتشاف و میزان دانسته های مستدل از چند و چون ذخایر و منابع
•هزینه بهره برداری اقتصادی
•میزان شناخت و آگاهی از متالورژی سرزمین
اقدام به طبقه بندی آنها در رده های مختلف نموده اند که هم ارزی آنها با تعاریف مطرح در سایر کشورها نیز ارئه شده است. مطابق این رده بندی ، بر پایه گزارش 2003 آژانس مذکور ، هزینه تولید اورانیوم در رده های کمتر از 40 دلار امریکا به هر کیلوگرم اورانیوم(USD/KgU) بین 40 تا80 دلار به هر کیلو اورانیوم ، کمتر از 80 دلار به کیلوگرم ، بین 80 تا130 دلار به کیلو گرم و کمتر از 130 دلار به کیلو گرم تفکیک کرده اند . بر مبنای این تفکیک هزینه تولید و رده بندی از مجموع 8595023 تن اورانیوم گزارش شده در رده RAR و در کشورهای مختلف تنها 1730495 قابل تولید در قیمت کمتر از 40 دلار به کیلوگرم است که فقط 20 درصد از مجموع ذخایر گزارش شده را شامل می شود .
میزان منابع تخمینی قابل افزایش رده EAR-I حدود 3887032 تن اورانیوم گزارش شده است و بدان معنی است که میزان ذخیره رده RAR ، 45 درصد می تواند افزایش یابد.
در طبقه ‌بندی NEA/IAEA ذخایر اورانیوم ، رده‌های خاصی از ذخایر برحسب درجه اطمینان از میزان ذخیره و پیشرفت عملیات اکتشافی، تقسیم می‌شوند. در رده ذخیره مطمئن (RAR) .آن بخش از کانسار قرار می‌‌گیرد که کاملا شناخته شده باشد و ذخیره تخمینی اضافی (EAR) آن قسمتی از کانسار است که بین بخش کشف شده و کشف نشده قرار داشته و خود به دو رده EARI و EARII تفکیک می‌گردد. ذخیره حدسی (SR) به منابعی اطلاق می شود که معیارها و عوامل زمین‌شناسی و کانی‌سازی نشان از وجود ذخیره دارد ، اما مقدار آن برحسب ارزیابی های مختلف، می‌تواند متفاوت باشد.
در تقسیم‌ اقتصادی ذخایر، قیمت تمام شده تولید مهم‌ترین معیار است. واژه "ذخیره " عموما به رده RAR به بهره اقتصادی (قابل تولید با سود مناسب) اطلاق می شود که قابل تولید با هزینه 80 دلار به پوند اورانیوم یا کمتر باشد.
ذخایر رده " RAR " و "EAR" به قیمت ارزان کمتر از 40 دلار به کیلوگرم اورانیوم یا کمتر از 17 دلار به پوند، قیمت متوسط 40 تا 80 دلار به کیلوگرم اورانیوم یا 20 پوند به کیلوگرم و اورانیوم گران به قیمت بیش از 52 دلار به کیلوگرم.
به نظر می‌رسد که تا سال 2010 عموما منابع اورانیوم ارزان و متوسط تامین کننده اصلی بازار جهانی اورانیوم باشد. اما از سال 2010 به بعد تولید کنندگان اورانیوم به منابع گران تر روی خواهند آورد.

تولید ومصرف اورانیوم

امروزه حدود 000/300/4 تن اورانیوم در کره زمین کشف گردیده و میزان مصرف سالانه اورانیوم در کشورهای مختلف بالغ بر65000 تن می شود. برپایه تخمین آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA 1998) نیاز اورانیوم از 61500 تن در سال 1997 به 75000 تن در سال 2020 خواهد رسید که مجموع نیاز تا آن تاریخ بالغ بر 1634 میلیون تن خواهد بود. تولید 36195 تن اورانیوم در سال 1996 تنها 60 درصد نیاز جهانی را تامین می کرده و بقیه از محل ذخایر انبار شده تدارک شده است. استفاده از ذخایر انبار شده از 22000 تن در سال از 1992 شروع شده و رو به اتمام است.
حدس زده می شود که حدود 80000 تن اورانیوم هنوز به صورت انبار شده، موجود باشد.
بررسی‌ها نشان می‌دهد که اورانیوم تولیدی از معادن ، تا سال 2020 می‌تواند 76 تا 78 درصد نیاز بازار را تامین نماید. دیگر منابع تامین کننده برحسب اهمیت نسبی عبارتند از:
1- اورانیوم با غنای کمتر (LEU) تهیه شده ازاختلاط 500 تن اورانیوم بسیار غنی (HEU) سلاحهای هسته‌ای روسیه و انبارهای امریکا (11 تا 13 درصد) که معادل 153000 تن اورانیوم طبیعی می‌باشد.
2- بازفرآوری سوخت‌های مصرف شده (6 درصد)
3- انبارها و اورانیوم‌ در اختیار روسیه (5 درصد)
تولید اورانیوم از 36195 تن در سال 1996 به 52500 تن در سال 2005 رسید و80 درصد نیاز بازار را برآورده کرد. و در سال 2020 به 65000 تن خواهد رسید که حدود 76 تا 78 درصد نیاز نیروگاه ها خواهد بود.
در کانسارهای غیرسولفیدی، اورانیوم در سطح به صورت سیلیکات ظاهر می شود و اندکی پایین ‌تر ترکیب هیدراکسید به خود می‌گیرد.
اورانیوم در فروهشته‌های کانسارهای درونزاد به صورت حلال در آب در آمده و به هنگام تراوش و زهکش شدن در سازندهای سرراه ، می‌تواند احیاء و جای ‌گیر شود. اورانیوم می‌تواند در مواد آلی جذب (بقایای گیاهی و جانوری، یا مواد مشتق با منشاء زغالی، هیدروکربن و نفت) و جای‌گیر شود. یا با موادی نظیر فسفات، گلوکونی، رس و هیدروکسیدهای اورانیوم در تولیدات سطحی تجمع یابد. وقتی آب های زیرزمینی حاوی اورانیوم از شرایط اکسیدی به احیا گذر نماید،‌ به واسطه سد کنندگی احیایی، راسب می‌گردد و منطقه‌بندی اکسیدی – احیایی را می‌سازد.
از مقدار اورانیوم با افزوده شدن بر شدت دگرگونی، کاسته می شود. وقتی سنگهای دگرگونی با رخساره شیست سبز حاوی 4-10 × 8/2 اورانیوم به رخساره آمفیبولیت برسد، مقدار اورانیوم به 4-10×6/1 کاهش می‌یابد و در رخساره گرانولیت به ppm1-4/0 می‌رسد. این تغییرات معلول خروج اورانیوم از محیط در فراگرد دگرگونی است.

چگونگی تشکیل

در مراحل آغازین تبلور ماگمای گرانیتی ، با کاسته شدن از درجه قلیایی محیط، اورانیوم چهارظرفیتی عموما به صورت ایزومورف وارد شبکه بلورین کانی‌های سازنده سنگ می شود وگرانیت‌های پرمایه از اورانیوم را می‌سازد. بیشترین مقدار اورانیوم (تا 50 درصد از کل) درکانی‌های فرعی پرتوزا نظیر اسفن، اورتیت، مونازیت، زیرکن، آپاتیت، ایلمنیت و غیره… تمرکز می‌یابد. عمده ‌ترین کانی‌های سازنده سنگ، به خصوص کانی‌های تیره حاوی 5 تا 15 درصد از مقدار کل اورانیوم را دارا هستند. و بقیه اورانیوم به صورت میکروانکلوزیون و پراکنده در بین دانه‌ها ظاهر می شود. در توده‌های گرانیتی چند فازی، فازهای پسین عموما پرمایه‌تر از فازهای آغازین هستند. و در انواع شدیدا اسیدی یا قلیایی پسین ، مقدار اورانیوم می‌تواند تا %4- 10 یعنی ppm (50-10) افزایش یابد. فازهای پسین تبلور ماگمای گرانیتی عموما با افزایش پتانسیل اکسیداسیون توام است که این وضعیت موجب تغییر اورانیوم به حالت 6 ظرفیتی و انحلال در سیالات و بخارات ماگمایی و در نهایت مهاجرت با محلول های گرمابی می شود. مهاجرت اورانیوم در محلول های گرمابی عموما به صورت کمپلکس های کربوکسی‌ اورانیل سدیم و به مقدار محدودتری به شکل اورانیل سولفات، اورانیل فسفات، اورانیل سیلیکات و سایر کمپلکس‌ها انجام می‌پذیرد. به عنوان فرآیندی از گاززدایی و اختلاط محلول ها و تغییر در درجه‌ اسیدی آنها همراه با تغییر حرارت و فشار و تبادل شیمیایی بین محلول ها و سنگ دیواره معبر جریان، کمپلکس‌های مهاجرت می‌شکنند و اورانیوم به صورت چهار ظرفیتی از سیستم گرمابی خارج و به شکل توده‌های معدنی گرمابی جای ‌گیر می شود و کانسارهای درونزاد را می‌سازد. در شرایط اکسید ‌کنندگی محیط، اورانیوم چهارظرفیتی ناپایدار شده و به انواع 6 ظرفیتی تبدیل می‌گردد. در این شرایط اورانیوم هیدرولیز شده و کمپلکس اورانیل – کاتیون دو ظرفیتی را می‌سازد که قابلیت تحرک و مهاجرت زیاد داشته و می‌تواند در نهایت کانسارهای برونزاد را بسازد. پی‌آمد قابلیت انحلال کمپلکس‌های اورانیل تری کربنات ،اورانیل دیاکوادی کربنات ، اورانیل هیدروکسید و به مقدار بسیار اندکی اورانیل هومات ، اورانیل فسفات و اورانیل سیلیکون در محیط طبیعی یا قلیایی و ورود به آب های زیرزمینی کم عمق و آب های سطحی است. در چنین شرایطی اورانیوم از بخش‌های نزدیک به سطح زمین از کانسارهای درونزاد رها شده و زون های اکسیدی را پیرامون هاله احیایی درونزاد می‌سازد. این پدیده درکانسارهای درونزاد سولفیددار از بالا به پایین چهره زیر را نمایش می‌دهد:
یک لایه سطحی از اوپال که اورانیوم را جذب نموده است
یک افق از سیلیکات اورانیوم
یک افق از کربنات – سولفات اورانیوم
یک افق از کانی‌های اکسید اورانیوم دوباره تولید شده

شکل های ذخایر اورانیوم

ذخائر کانی اورانیوم به صورت های زیر در طبیعت یافت می شود :
1- رگه vein مثل معادن بوهم اسلواکی و ساکس آلمان . مقدار اورانیوم استخراج شده از این معادن محدود ، ولی غلظت آن به صورت U3O8 ppm, 2000 بوده است. در رگه Ranger در استرالیا 100 هزار تن U3O8 با غلظت ppm 3000 استخراج شده است. بزرگ ترین ذخائر اورانیوم در کانادا و استرالیا وجود دارد. ذخائر رگه ای حدود 21% از ذخائر با هزینه پایین جهان را تشکیل می دهد.
رگه ها از تجمع مواد شامل اورانیوم در شکاف ها و بریدگی های سنگ های سطح زمین تشکیل شده اند. وضع رگه نسبت به زمین متفاوت و زاویه آن نسبت به سطح ، بین یک زاویه 30 درجه و کمتر متغیر است.
2- معادن تخت : در این معادن اورانیوم بین لایه های قشر زمین به ویژه لایه های رسوبی ، درست مانند لایه های خامه در کیک قرار دارد. دو نوع اصلی آن شامل:
2-1- سنگ های ماسه ای (Sand stone) : مثل معادن روباز ایالت های کلورادو و ویومینگ امریکا . 41% از ذخائر ارزان قیمت اورانیوم جهان در سنگ های ماسه ای وجود دارند. اورانیوم در این معادن به صورت متمرکز در یک یا چند نقطه یا ناحیه با مقادیر مختلف و محدود به ابعاد چند صد یا چند هزار متر وجود دارد. کارنوتیت ، روزکوئلیت ، توربرنیت ، اوتونیت و حتی پیچبلند در سنگ های ماسه ای یافت می شوند. معمولا موادی که با اورانیوم همراهند عبارتند از: چوب کربونیزه شده ، بقایای گیاهان ، اکسید آهن و بعضی ترکیبات مس.
2-2- لایه های هم شکل : در این معادن مقدار اورانیوم یکسان و از نوع پست و هم شکل در لای تخته سنگ ها به صورت ذرات ریز قرار دارند.
3- در ترکیبات معدنی به صورت Conglomerate در کانادا استرالیا و افریقای جنوبی یافت می شود. در کانادا 70% ذخائر اورانیوم را سنگ های اورانیوم – کوارتز تشکیل می دهند.
4- اورانیوم به شکل محصول فرعی همراه با طلا در افریقای جنوبی یا سنگ های فسفات در مراکش وجود دارد. همچنین ذخائر قابل استخراجی در لایه های شیست یا مواد رسوبی پیدا شده است. اورانیوم در برخی معادن فسفات با منشا دریایی نیز وجود دارد که البته فراوانی بسیار کمی دارد، به طوری که حداکثر به 200 ذره در میلیون ذره می رسد. از آنجایی که این معادن فسفات مقادیر انبوهی تولید دارند، می توان اورانیوم را با قیمت معقولی استحصال کرد.
یک کانی خوب اورانیوم دارای ppm 1000 U3O8, است. غلظت U3O8 در کانی های بسیار خوب بیشتر است و کانی های تا ppm 500 کانی های متوسط هستند که هزینه استخراج آنها باید با توجه به قیمت بازار از نظر اقتصادی مورد بررسی قرار گیرد.

کانی های اورانیوم

اورانیوم که همیشه در ترکیب با اکسیژن در طبیعت یافت می شود ، به صورت پراکنده در تمام قشر خارجی کره زمین وجود دارد. در سنگ های با مواد معدنی به رنگ روشن مانند گرانیت ، محتوای اورانیوم ppm 5-4 و در سنگ های بازالت با مواد کانی تیره رنگ ، محتوای اورانیوم ppm 2-1 است.
اورانیوم در طبیعت به صورت ترکیباتی که تعداد انها به 100 می رسد و از مولکول های ساده تا بسیار کمپلکس تشکیل شده است وجود دارد. بخش مهم اورانیوم استخراج شده از 12 ماده کانی به دست می آید که 7 ماده به صورت ترکیب اولیه در طبیعت وجود دارد. و 5 ماده ثانویه از ترکیب مواد اولیه با سایر مواد به وجود می آید. یکی از معروف ترین ترکیبات اولیه ، UO2 یا اورانیتیت (Uraninite) است که نوع شبه کریستالی آن Pitchblende نام گرفته است. از ترکیبات ثانویه می توان اوتونیت (Autonite) را نام برد که فرمول شیمیایی آن Ca(UO2)2(PO4).12H2O است.
ترکیبات اولیه در رگه های لوله ای شکل و پگماتیت ( دانه های درشت) دیده می شوند. و رنگ آنها معمولا قهوه ای تیره یا سیاه رنگ است. وزن مخصوص زیاد و تابندگی تیره و قیرگون دارند و در سطح سنگ ها یافت می شوند. شامل :
پیچبلند : این ماده به شکل های گرد توده های نامنظم و منحنی ، درست همانند شیشه دیده می شود. از فولاد سنگین تر و دارای همان سختی است. رنگ آن خاکستری و یا سبز تیره مایل به سیاه است.
ترکیبات ثانویه با رنگ های روشن زرد نارنجی و سبز مشخص می شوند. شکل آنها غالبا پودر یا خاکه و یا کریستال های ریز و یا صفحه های تخت می باشد. شامل :
اوتونیت : نسبتا نرم وبه رنگ زرد لیمویی روشن است. کرستال های تخت و شفافی دارد و تحت فرابنقش پرتو زرد روشن یا سبز مغز پسته ای می پراکند.
کارنوتیت : (K2(UO2)2VO4.1-3H2O) یکی از مهم ترین منابع اقتصادی تهیه وانادیوم ، رادیوم و اورانیوم است. معمولا به صورت توده خاک زرد رنگ در اطراف لایه های کوارتز موجود در صخره های شنی موجود می باشد.
تیویامونیت : زرد مایل به سبز بوده و پرتو مغز پسته ای رنگ از خود منتشر می کند.
توربرنیت و متا توربرنیت : هر دو دارای کریستال های تخت و شفاف نرم سبز روشن هستند و پرتو سبز روشن ساطع می کنند.
سایر کانی های اورانیوم شامل سنگ فسفات (Ca3(PO4)2) لیگنیت یا زغال قهوه ای و مونازیت (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4 می باشند.

ژئوشیمی و کانی شناسی

فراوانی پوسته‌ای (کلارک) اورانیوم %4-10×5/2 ( ppm2/5( است که به صورت بارزی از سنگ های فوق بازی به بازی و اسیدی افزایش می‌یابد. ) مقدار کلارک در سنگ های فوق بازی ppm3، در سنگ های بازی ppm 5 و در سنگ های اسیدی ppm 3/5 می‌باشد. ضریب تمرکز اورانیوم برای تشکیل کانسار 400 یا به عبارتی عیار اورانیوم در کانسنگ قابل استخراج (به روش معمولی) حدود 1/0 درصد است.
در شیمی، اورانیوم دارای ظرفیت های 5.4.3 و 6 است که در طبیعت عموما با ظرفیت های 4 و 6 عمل می‌نماید. یونهای 4 و 6 ظرفیتی در پوسته خارجی دارای 8 الکترون بوده و بدین جهت از نوع عناصر لیتوفیل به حساب می‌آید که دارای میل ترکیبی زیاد به اکسیژن بوده و در طبیعت به صورت اکسید یا نمک اسید‌های اکسیژن یافت می‌گردد. اورانیوم چهارظرفیتی دارای قابلیت حلالی اندک است . حال آنکه نوع 6 ظرفیتی از حلالیت بالایی برخوردار بوده و در این حالت مهاجرت می کند.

کاربردها

باستان‌شناسان اذعان دارند که بشر از سال 79 میلادی از اورانیوم به عنوان ماده‌ای برای اضافه کردن رنگ زرد به سفال لعابدار استفاده می‌کرده‌ است. شیشه زرد رنگی با ترکیبی از اورانیوم در ناپل ایتالیا کشف شده است.
سال ها بعد از آن برای تهیه رنهای اولیه در عکاسی استفاده می شد.
قبل از دهه 1970 میلادی از اورانیوم برای متعادل کردن بدنه هواپیماها و سپر حفاظتی در برابر پرتوهای یونیزان ، از اورانیوم تهی شده به عنوان یک جزء آلیاژ فولاد و از چندین ترکیب اورانیوم در فرآوری شیمیایی به عنوان یک کاتالیست استفاده شده است.
به دلیل چگالی بالا (g/cm3 9/18) که 67 درصد از سرب بیشتر و اندکی از تنگستن کمتر است، اورانیوم را می توان در کاربردهایی همچون چرخ طیار یا وزنه های تعادلی به کار برد. برای مثال در بویینگ 747 از این وزنه ها استفاده شده است.
کاربرد احتمالی دیگر اورانیوم به علت چگالی بالا، حفاظهای پرتویی است. اگر چه خود یک منبع آلفازا است ، اما برای جلوگیری از نفوذ پرتوها بهتر از سرب عمل می کند (چهار برابر بهتر).
سایر ایزوتوپ های اورانیوم به شرح زیر است :
اورانیوم 230 با نیمه عمر 8/20 روز
231 با نیمه عمر 2/4 روز
232 با نیمه عمر 70 سال
233 با نیمه عمر 159000 سال
236 با نیمه عمر107 ×34/2 سال
237 با نیمه عمر 75/6 روز
239 با نیمه عمر 5/23 دقیقه
240 با نیمه عمر 1/14 ساعت
منبع: www.mofassr.blogsky.com
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:28 ب.ظ ] [ حسن ]

دقت وصحت در طب هسته ای

مواد متشعشه اتمی (هسته ای) که درطب هسته ای (اتمی) استفاده می شوند موادی خاص بوده که برای استعمال واستفاده برروی انسان جهت تشخیص وعلاج در امور پزشکی، هیچ گونه اثر منفی تا به حال از آنها گزارش نگردیده است. این مواد توسط شرکتهای معروفی در سطح جهانی جهت اینگونه مصارف خاص تهیه می گردند. سپس در آزمایشگاه ها و لابراتورهای خاص در خصوص سلامت و صحت وعادی آنها از هر گونه عوارض میکروبی وهسته ای مضمر برانسان مورد بررسی وآزمایش قرار می گیرند. سپس آنها را در ظروف خاص سربی جهت سهولت حمل و جا به جایی بدون هیچ گونه خطری گذاشته می شوند. ماده متشعشه که به بیمار داده می شودبرای مدت کوتاهی درجسم بیماور می ماند و قسمت اعظم آن از طریق ادرار و تعرق تنفس و موارد دیگر از جسد وجسم انسان خارج و دفع می گردند اضافه براینکه خود آن ماده، خود به خود از لحاظ فیزیکی برحسب نصف عمر هر ماده تحلیل می رود.

این مواد مشعشعه هیچ گونه تأثیر منفی بر همراهان بیمار و شاغلین در طب هسته ای ندارد و از هیچ نیازی به جدا نمودن بیمار در محل خاص از دیگران جهت آزمایش و یا پوشیدن لباسهای مخصوص سربی برای شاغلین دراین قسم همچون (اشعهx) ایکس که تشعشع مضر رادیو اکتیو داشته باشد ندارد. و این مواد حتی به نوزادان تازه متولد شده نیز قابل تجویز می باشد بطوری که هیچ ضرری متوجه آنها نیست.
برای زنان باردار (آبستن)نیز هیچ تأثیر منفی وضرری برجنین آنها ندارد و لیکن تجویز آنها مگر در هنگام ضرورت حاد توصیه نمی شود. در حالات مشابه به مقدار خیلی کم و کمتر از میانگین معمول قابل تجویز می باشد. برای زنان شیرده نیز انجام آزمایشات و بررسی های پزشکی بدون هیچ ضرری بر طفل شیرخوار انجام می شود .

کاربرد و امتیازات طب هسته ای

1-تشخیص سریع و رود هنگام بیماری؛
2-تعیین مقدار نقض و اختلال در عضو بیمار؛
3- سهولت انجام آزمایش و بررسی های لازم و عدم وجود هر گونه فشار و یا محدودیتها و شرایط خاص برای بیمار چه قبل یا درحین انجام آزمایش و یابعد از آزمایش و بررسی؛
4-کم بودن مقدار اثر تشعشع بر بیمار درهنگام بررسی وآزمایش نسبت به انواع اشعه های دیگر؛
5-دادن توانایی لازم به بررسی لحظه به لحظه و با ضریب دقت بالا در خصوص حالت بیمار؛
6-گزارش دقیق درمقدار تأثیر کار مراقبتهای پزشکی ودروه های درمان بهبودی بیمار؛
7-گزارش دقیق از نتایج عملهای جراحی در بعضی از بیماریها؛
دراین کار یک تیم از متخصصین پزشکی اتمی متشکل از پزشکان متخصص و درکنار آنها گروهی از متخصصین فیزیک و ماهر با درایتی تمام در خصوص کیفیت راه اندازی و دستمال و کار دستگاه های Gammacameya )گاماکامیرا(مخصوص، بر آزمایش و بررسی در کار پزشکی اتمی و به تبع آنها دستگاه های کامپیوتر وبرنامه های تحلیل وتفسیر آزمایش وگزارش کامل
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:27 ب.ظ ] [ حسن ]

فناوری هسته ای ابزارمهم در پژوهش های کشاورزی


دانایی محوری یکی از ارکان اساسی توسعه اقتصادی در بخش کشاورزی و تلاش برای خودکفایی است و دانش هسته ای هم فرایند تحقق این اهداف را سرعت می بخشد.
دانش هسته ای در فعالیت ها و طرح های توسعه کشاورزی کاربردهای متنوعی دارد که به انها اشاره می شود و پس از ان تاریخچه تحولات دانش هسته ای کشورمان ارائه خواهد شد.

تولید ابزارهای مقاوم به شوری و سرما

با پرتودهی بذرها می توان آنها را در برابر آب و خاک شور و مناطق سرد مقاوم کرد و از این طریق در مناطق کویری هم می توان گیاهان مقاومت را کاشت و بارور کرد.
این اقدام زیر نظر آژانس بین المللی انرژی اتمی به منظور افزایش سطح زیر کشت در زمین های شور و مناطق خشک در مناطقی از استان های خوزستان، گلستان و یزد در حال انجام است.
در این روش با استفاده از پرتودهی گاما صفات مقاومت به شوری یا سرما ایجاد می شود، این تحقیقات هم اکنون روی گندم، دانه روغنی کلزا و برنج در حال انجام است.
طرح تحقیقاتی مقاوم سازی درخت اکالیپتوس به شوری و خشکی با استفاده از انرژی هسته ای به شکل پرتودهی گاما در دست اجراست.در صورت مقاوم سازی این درخت به شوری و خشکی، با استفاده از ان از حرکت شن های روان و فرسایش خاک جلوگیری می شود و شاهد سرسبزی منطقه و تامین علوفه دام به علت تثبیت خاک خواهیم بود.

تولید میوه های بدون هسته

مراکز تحقیقاتی جهادکشاورزی بیشترین همکاری را با سازمان انرژی اتمی دارد و یکی از طرح های مشترک تولید پرتقال، نارنگی و پرتقال کم هسته در باغات تنکابن است.
خیام نکویی رئیس موسسه تحقیقاتی بیوتکنولوژی جهادکشاورزی می گوید: با استفاده از روش پرتوتابی گاما به بذر مرکبات یا میوه های هسته دار می توان با اصلاح ژنتیک میوه های با هسته کوچک یا بی هسته تولید کرد که علاوه بر خوش خوراک بودن می تواند در جذب بازارهای بین المللی و ارتقای کیفیت محصول مرکبات و میوه های هسته دار موثر باشد.

افزایش ماندگاری محصولات کشاورزی

رئیس موسسه تحقیقاتی بیوتکنولوژی جهادکشاورزی افزایش ماندگاری میوه به ویژه مرکبات را در سردخانه ها از دیگر کاربردهای انرژی هسته ای و کشاورزی می داند و می افزاید: با استفاده از پرتودهی گاما و افزایش عمر ماندگاری محصولات باغی به ویژه مرکبات می توان ضایعات میوه را کاهش داد و زمان بیشتری برای بازاریابی و صادرات این محصولات به بازارهای بین المللی برای تولیدکنندگان و صادرکنندگان فراهم کرد.
خیام نکویی حفظ طعم و تازگی میوه ها به ویژه مرکبات را از دیگر مزایای کاربرد انرژی هسته ای در کشاورزی دانست.
به تاخیر انداختن جوانه زدن سیب زمینی و پیاز در انبارها و حفظ کیفیت این محصولات از طرح های تحقیقاتی است که کارشناسان بخش کشاورزی و سازمان انرژی اتمی در دست مطالعه و اجرا دارند.

کاربرد انرژی هسته ای در مبارزه با آفات محصولات کشاورزی

امروزه در جهان به بهداشت محصولات غذایی اهمیت زیادی می دهند .
برای افزایش سلامت محصولات کشاورزی و کاهش مصرف سم و کود شیمیایی می توان از فناوری پرتودهی هسته ای برای آفت زدایی از محصولات بدون استفاده از انواع سموم و کودهای شیمیایی بهره برد.
صالحی جوزانی عضو هیئت علمی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی با اشاره به اینکه استفاده از پرتودهی گاما در آفت زدایی از محصولات هیچ آسیبی به محصول نمی رساند، می گوید: استفاده از مواد شیمیایی و سموم در مبارزه با انواع آفات و قارچ ها علاوه بر کاهش سلامت محصول سبب آلودگی محیط زیست منابع آب و خاک می شود.
این عضو هیئت علمی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی تصریح می کند: در کشور ۲۰ میلیون تن انواع سم برای مبارزه با آفات مصرف می شود که با جایگزینی فناوری هسته ای این میزان کاهش چشمگیری خواهد داشت.
وی می گوید : کارشناسان و متخصصان کشورمان با استفاده از انرژی هسته ای و پرتوتابی گاما ، آفات را عقیم می کنند و با رهاسازی آفات و حشره های عقیم این فعالیت اقتصادی را سالم به نسل های بعدی انتقال می دهند و به این ترتیب جمعیت آفات کاهش می یابد.
این عضو هیئت علمی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی می افزاید: این روش هم اکنون برای کنترل آفت کرم گلوگاه انار و بیماری میکروبی خرما که سبب ترشیدگی و شکرک این محصول می شود با همکاری کارشناسان سازمان انرژی اتمی در حال اجراست.
صالحی جوزانی اضافه می کند با پرتودهی به محصول خرما و کنترل عوامل میکروبی می توان از کاهش کیفیت سالانه ۷۰۰ هزار تن خرمای کشور جلوگیری کرد.

تولید گونه های پرمحصول و حفظ ذخایر ژنتیکی کشور

تولید گونه هایی از محصولات غذایی با حاصلخیزی بیشتر به منظور افزایش عملکرد محصول در واحد سطح و استفاده بهینه از منابع آب و خاک یکی از مهمترین کاربردهای انرژی هسته ای است.
خیام نکویی رییس موسسه بیوتکنولوژی جهادکشاورزی با تاکید بر بکارگیری انرژی هسته ای در این زمینه می گوید : به جای اینکه سطح زیر کشت را افزایش دهیم می توانیم با استفاده از پرتودهی گاما ارقام بومی کم محصول را به ارقام مقاوم پرمحصول تبدیل کنیم.
وی از کاربرد انرژی هسته ای در افزایش محصول بذر گندم طبسی خبر داده و می افزاید: با استفاده از این روش میزان برداشت محصول از گندم از یک و نیم تن در هر هکتار به ۷ تن در هر هکتار افزایش یافته است.
رئیس موسسه بیوتکنولوژی جهادکشاورزی می گوید : از انرژی هسته ای برای جلوگیری از افتادگی ساقه ذرت و گندم در اردبیل نیز استفاده شده است.
خیام نکویی اضافه می کند : با استفاده از فناوری هسته ای ساقه ذرت و گندم در منطقه اردبیل کوتاهتر و ضخیم تر شد و به این ترتیب ضایعات محصول کاهش و تولید محصول در هر هکتار افزایش یافت.
این کارشناس کشاورزی تاکید می کند با استفاده از انرژی هسته ای می توان با اصلاح و بهبود ارقام بومی این گونه ها را که به عنوان میراث طبیعی کشور است حفظ و از اختلاط آنها با ارقام غیربومی و نابودی گونه های بومی جلوگیری کرد.

افزایش سرعت تحقیقات

برخی تحقیقات کشاورزی برای رسیدن به نتیجه مطلوب زمان زیادی طلب می کند درحالی که با استفاده از فناوری هسته ای این زمان به نصف کاهش می یابد.
برای بررسی یک بذر تا رسیدن به نتیجه مطلوب در تحقیقات معمولی اگر ده سال زمان نیاز باشد در تحقیقات هسته ای به ۵ سال کاهش می یابد.
خیام نکویی رئیس موسسه بیوتکنولوژی جهادکشاورزی می گوید: در روش معمولی برای تولید بذر اصلاح شده مثلا گندم که مقاوم به خشکی یا شوری باشد به حداقل ۱۴ سال زمان نیاز است درحالی که با استفاده از فناوری هسته ای با پرتودهی گاما می توان در مدت ۵ تا ۶ سال بذر اصلاح شده گندم را تولید کرد.
منبع: www. articles.ir
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:25 ب.ظ ] [ حسن ]

با زباله های هسته ای چه می کنید?

سایت‌های دفن زباله نیروگاه بوشهر آماده است .
با زباله های هسته ای چه می کنید
پسمانده‌ها و زباله‌های هسته‌ای نیروگاه اتمی بوشهر براساس برنامه‌های مدون، مطابق استانداردهای جهانی و معیارهای ایمنی دفن می‌شوند. سوخت مصرف شده سالانه تمام راکتورهای جهان را می‌توان درون یک ساختمان دوطبقه‌ای که در محوطه یک زمین بسکتبال ساخته شده جای داد.
در حال حاضر یکی از مهمترین نگرانی های موجود در میان مردم عادی چگونگی دفن زباله‌های اتمی است. همواره ناشناخته بودن پدیده‌ای جدید علمی در هر کشوری موجب می‌شود فضای علمی و عملی با شایعات بیالاید و موجب رشد نگرانی در میان مردم شود. گرچه هنوز در ایران نیروگاه اتمی با مقیاس اقتصادی راه‌اندازی شده و به طبع زباله‌ای نیز برای دفن وجود ندارد، اما کارشناسان نیروگاه بوشهر تمامی پیش‌بینی‌های لازم را برای دفن پسمانده‌ها کرده‌اند. به‌طوری که کارشناس پسمانداری معاونت نیروگاه‌های سازمان انرژی اتمی ضمن اعلام استاندارد بودن دفن زباله‌های اتمی نیروگاه بوشهر در آینده می‌گوید: «چون نیروگاه اتمی بوشهر هنوز سوخت مصرف نکرده، زباله‌ای برجا نگذاشته است اما شرایط ایمنی کامل برای مراحل راه‌اندازی تدوین شده است.
زهرا صابونی می‌افزاید: زباله‌های هسته ای در این نیروگاه به سطوح کم، متوسط و زیاد مطابق استانداردهای کشور روسیه طبقه‌بندی شده و هرکدام مراحل لازم و ایمن خود را تا دفن می‌گذرانند.
او اطمینان می‌دهد که در آینده تمامی زباله‌ها از نظر ایمنی و محیط‌زیست بررسی و کنترل می‌شوند و جای نگرانی نیست. قسمتی از آب استفاده شده در نیروگاه اتمی بوشهر هم که دوباره به دریا باز می‌گردد تحت کنترل تمام موازین بهداشتی خواهد بود.

سایت‌های دفن زباله نیز مطابق با استانداردهای

نظام ایمنی طراحی و پیش‌بینی شده که پسمانده‌های حد متوسط در این سایت نگهداری می‌شوند.
با زباله های هسته ای چه می کنید
هدیه طبیعت پاکیزه
جادوی نیروی هسته‌ای آن است که می‌توان از یک مشت عنصر اورانیوم که با غلظت‌های بسیار بالا در زیرزمین یافت می‌شود، مقدار زیادی نیرو به‌دست آورد. پسمانده‌های هسته‌ای نیز همین ارزش را به میزان کمتری دارند و می‌توان آن را با اطمینان و بدون خطر با ذخیره کردن در زمین به کره زمین باز گرداند.
از آنجا که این مقدار عظیم انرژی تنها پسمانده محدودی را که قابل کنترل نیز هست برجا می‌گذارد، اورانیوم را هدیه طبیعت برای توسعه پاکیزه اقتصادی می‌نامند. در عوض ضایعات ناشی از سوخت‌های فسیلی زیاد و غیرقابل کنترل است و نمی‌توان آن را نگهداری کرد بلکه باید ضایعات سوخت‌های فسیلی را در محیط رها کرد.
براساس سیاست‌های کنونی، سوخت‌های فسیلی و نیروی هسته‌ای براساس اصول متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یعنی دولت‌ها که به دلیل تأمین «نیروی ارزان» از سوی مردم تحت فشار هستند، از محیط زیست به‌عنوان زباله‌دانی برای ضایعات سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند. در عین حال در بیشتر کشورها هزینه نیروی هسته‌ای در بردارنده سهمی است که برای نگهداری و نابودی دایمی و بدون خطر پسمانده‌های آن کنار گذاشته می‌شود.

پسمانده‌های تمدن جدید

تمدن جدید مقادیر متنابهی پسمان صنعتی تولید می کند که باید تحت کنترل و یا نابود شوند. در میان این پسمان‌ها، پسمان‌های هسته‌ای - که تعداد آنها در مقایسه با سایر زباله‌ها بسیار ناچیز است – قابل کنترل هستند. در حالی که پسمانده‌های اتمی مورد بمباران تبلیغاتی و خبری قرار گرفته، در حال حاضر با روش‌های جدید 90 درصد پسمانده‌های هسته‌ای قابل بازیافت است و تنها 10 درصد آن غیرقابل مصرف و البته قابل کنترل است. در عوض زباله‌های شیمیایی هزاران بار از نظر حجمی بیشترند، می‌توانند برای همیشه سمی باقی بمانند و مسأله نابودی آنها بسیار دشوار است. این در حالی است که بنابر تحقیقات انجمن جهانی هسته‌ای (WNA) پسمان‌های هسته‌ای غیرنظامی در صورتی که به‌طور مؤثر و مفید مورد حفاظت قرار گیرند، هیچ‌گاه برای انسان و محیط‌زیست زیبانبار نخواهند بود.
پسمان‌های هسته‌ای که به شدت رادیو اکتیو هستند، نیاز به انبار کردن طولانی با طراحی مناسب دارند تا شدت رادیو اکتیویته آنها به سطوح طبیعی تنزل کند. به هر حال سوخت مصرف شده سالانه تمام راکتورهای جهان را می‌توان درون یک ساختمان دوطبقه‌ای که در محوطه یک زمین بسکتبال ساخته شده، جای داد.

زلزله هم خطرساز نیست

آیا در پهنه جغرافیایی اماکنی هست که بتواند پسمان‌های هسته‌ای را بدون خطر برای کره زمین، در خود حفظ و قرنطینه کند؟
چنانچه تردیدی در این مورد وجود دارد، کافی است به یادآوریم میلیون‌ها سال است، تریلیون تریلیون لیتر از گاز طبیعی در زیر زمین و در یک جای ثابت قرار دارد. در مقایسه با این حجم، مقدار پسمان هسته‌ای که نیاز به انبارشدن دایمی دارد بسیار ناچیز است.
دیگر اینکه این پسمان‌ها مایع و فرار نیستند بلکه به صورت سرامیک‌های پایدار دفن می‌شوند.
طبیعت نمونه خوبی از «انبار کردن» پسمان‌های هسته‌ای را دراختیار ما قرار داده است. حدود دو میلیارد سال پیش در جایی که اکنون کشور آفریقایی گابن قرار دارد، ذخایر طبیعی و غنی اورانیوم موجب شد تا فعالیت‌های خود به‌خودی از واکنش‌های عظیم هسته‌ای ایجاد شود. از آن زمان با وجود بارش هزاران ساله باران‌های استوایی و وجود سفره‌های آب زیرزمینی «پسمان» حاوی رادیو اکتیویته ناشی از «راکتورهای طبیعی» تنها کمتر از 10 متر جابجا شده است.
دانشمندان هسته‌ای، زمین شناسان و مهندسان، طرح‌های مفصلی برای انبار کردن بدون خطر و زیرزمینی پسمان‌های هسته‌ای ارائه کرده‌اند.
یک سازه زمین‌شناختی پایدار با حصارهای بسیار مطمئن ساخته می‌شود.
لایه‌های اضافی حفاظتی آن از «حصارهای متعدد مهندسی‌ساز» تشکیل شده است که سرامیک سوخت و کانتینرهای بزرگ را با طول عمر زیاد در خود جای می‌دهد. این مخازن زیر زمینی با این تضمین که تشعشع زیانبار حتی براثر زلزله‌های شدید یا گذشت زمان نیز به سطح زمین نفوذ نکند، طراحی شده‌اند.
در صورتی که فناوری‌های جدید راه‌هایی را برای استفاده مجدد از مواد یا تسریع زوال رادیواکتیویته ارائه دهند، پسمان‌های هسته‌ای را نیز می‌توان بازیافت کرد.
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:24 ب.ظ ] [ حسن ]

برق هسته ای

رشد اقتصاد جهانی٬مهمترین محرک برای رشد تقاضای انرژی در جهان بوده است و از آنجا که کشورها برای رشد اقتصادی خود نیازمند انرژی هستند٬همواره مقادیر بیشتری از آن را مطالبه می کند. در این میان اگر چه نفت در سال های گذشته به عنوان یکی از مهمترین منابع انرژی در جهان مطرح بوده است٬اما محدودیت در منابع و فنا پذیری آن طی سال های آینده٬دولت ها را به سوی استفاده از انرژی های نو رهنمون کرده است.
انرژی هسته ای در شمار یکی از این انرژیهای نو محسوب می شود و ایران بنابردلایل بسیار٬وارد کارزار تأمین انرژی شده است تا سهم مناسبی از منافع حاصل از انواع فعالیت های هسته ای را به دست آورد٬اما در این فرآیند پر فراز و نشیب٬بر اثر جوسازی ایالات متحده در سطح جهان بر ضد ایران و طولانی شدن روند آن دستیابی کشورمان به فناوری هسته ای دغدغه امنیتی را برای کشورهای دیگر فراهم کرده است.به طوری که فضای حاکم بر این فرایندکاملاً سیاسی شده و از برخی نیازهای اساسی به آن غفلت شده است.صاحب نظران اقتصادی بر این باورند که این چنین محدودیت هایی نباید باعث شود تا ایران از دستیابی به فناوری های جدید دنیای امروز غافل بماند.مصرف برق کشور در دو سال گذشته به طور متوسط بیش از 7%در سال رشد کرده است. با توجه به برنامه های توسعه کشور٬کلیه پیش بینی ها حکایت از آن دارد که این روند فزاینده همچنان ادامه خواهد داشت.از سوی دیگر٬به دلیل وضعیت اقلیمی کشور و محدودیت های ظرفیت های برق-آبی٬با وجود توسعه گسترده این منابع٬سهم تولید برق از سدها و منابع آبی کشور ظرف 40 سال گذشته از بیش از 25%به کمتر از 4% کاهش یافته و تولید برق کشور بیش از پیش به نیروگاه های بخاری و گازی و یا سیکل ترکیبی وابسته شده است. این مساًله نیز بسیار با اهمیت است که به دلیل محدودیت منابع غنی ذغال سنگ در کشورمان٬ذغال سنگ نیز سهمی در تولید برق ندارند و در آینده نیز نمی تواند سهم قابل توجهی در این زمینه داشته باشد٬از این رو تولید انرژی برق در نیروگاه های کشوردر قیاس با متوسط جهانی نیز بیش از حد به سوختهای هیدرو کربوری وابسته است.همچنین باید توجه داشت فرایند تبدیل انرژی اولیه هیدروکربوری به برق٬ راندمان نسبتاً پایین و اثار منفی زیست محیطی دارد٬بنابراین برای تأمین نیاز آینده کشور به نیروی برق٬روی آوردن به تولید برق هسته ای اجتناب ناپذیربه نظر می رسد و به همین دلیل حتی در دوران رژیم گذشته٬تولید برق هسته ای در برنامه های بلند مدت تأمین برق٬انرژی مورد نیاز کشور لحاظ شده است و متوقف کردن برنامه های یاد شده به معنای آسیب به فرایند رشد و توسعه اقتصادی کشور خواهد بود.

انرژی های فنا پذیر و آلوده ساز

اگر جامعه جهانی و بویژه دولت صنعتی غرب در ادعاهای خود در مباحث مربوط به جهانی شدن و الزام های آن صداقت دارند٬باید این صداقت را در همه امور نشان دهد. در زمینه منابع انرژی فسیلی٬با توجه به دو ویژگی مهم این منابع٬ نگرش و برنامهریزی یکپارچه اهمیت فراوانی دارد.این دو ویژگی عبارتند از:فنا ناپذیر بودن و آلوده ساز بودن این منابع اگر نگاه واقعاً جهانی باشد٬منابع محدود فسیلی متعلق به کل جامعه بشری است و پیامدهای زیست محیطی ناشی از مصرف بی رویۀ آن نیز گریبان کل جامعه بشری را می گیرد. بنابراین یک برنامه ریزی منطقی با نگرش های محدود ملی لازم است که در انتخاب ترکیب بهینه به استفاده از حامل های مختلف انرژی و منابع کل جامعۀ بشری توجه شود.در این چارچوب آیا منطقی خواهدبود که مثلاً در یک کشور٬بعضی از حامل های انرژی به صورت غیر اقتصادی استفاده شوند و این کشور به هر دلیل یا بهانه ای ٬ از بهینه کردن ترکیب انرژی خود بازداشته شود و یا در جایی که بهینه ملی یا بهینۀ جهانی در تعارض قرار می گیرند٬در فرایند جهانی شدن کدام را باید انتخاب کرد؟کشورهای صنعتی بعد از دهۀ70 تمام تلاش خود را برای به حداقل رساندن سهم نفت و گاز در سبد انرژی مصرفی خود داشته اند٬اما سهم این منابع هرگز به صفر نرسیده است و نخواهد رسید و بنابراین باید از منابع هیدرو کربوری در سطح جامعۀ بین المللی به صورت بهینه استفاده کرد.استفادۀ غیر بهینه یک کشور موجب محرومیت کل جامعه بشری خواهد شد٬بنابراین منطق جهانی ایجاب می کند که جامعه بشری در مقابل وادار کردن یک کشور به استفادۀ غیر بهینه از منابع انرژی خود موضع گیری کند.
با توجه به آنچه گفته شد٬نیاز ایران به برق هسته ای آشکارتر می شود و برای دستیابی ایران به این فناوری باید به هر گونه همکاری ایران با اتحادیه اروپایی در زمینۀ انرژی اتمی در چارچوب همکاری گسترده در زمینۀ کل مقوله انرژی ٬ توجه شود .

دامنۀ کاربرد فناوری هسته ای

یکی از حوزه های کاربرد انرژی هسته ای صنایع غذایی است. پرتو دهی مواد غذایی فرایندی است که طی آن اشعه یونیزان برای تازه نگهداشتن غذا و کشتن میکروب ها مورد استفاده قرار می گیرد. برخی پرتو دهی مواد غذایی را تحت عنوان روش پاستوریزاسیون سرد نامیده اند.زیرا در این روش به جای انرژی گرمایی٬انرژی اشعه برای از بین بردن میکروارگانیزم های بیماری زا به کار می رود. لیستر٬پاستور و دیگران ارتباط بین فساد مواد غذایی را با وسایل و ظروف آلوده که به شیوع بیماری منجر می شود٬مطرح کردند.پس از آن نه تنها تهیۀ غذا در زمان و مکان مورد نیاز بلکه جلوگیری از صدمه زدن به انسان نیز از اهداف مورد نظر بود. به کار گیری فرایند قرار دادن مواد غذایی در معرض انرژی اشعه تازگی ندارد. برای مثال قرن ها از انرژی خورشید برای حفظ گوشت٬میوه و سبزی و ماهی استفاده شده است. اخیراً تشعشع مایکروویو و مادون قرمز برای گرم کردن غذا به کار می روند. فناوری پرتودهی تاریخچۀ طولانی در مورد محصولات غیر غذایی دارد. این فناوری چند دهه برای اتصال متقاطع پلیمرهای مورد استفاده در لاستیک های اتومبیل ها٬عایق دار کردن سیم ها٬جوهرهای چاپ و محافظ های بسته بندی موادغذایی بکار رفته است؛همچنین به منظور استریل کردن حدوداً 50%همه مواد عرضه شده در وسایل پزشکی مانند بانداژها٬نخ بخیه و پارچه های جراحی استفاده می شود و در حال حاضر محصولات مورد مصرفی همچون مواد آرایشی٬پستانک بچه٬حلقه های لاستیکی مخصوص گاز گرفتن کودک و ... همگی با پرتو دهی استریل می شوند. از دیگر حوزه های کاربرد انرژی هسته ای٬صنعت است. رادیو ایزوتوپ ها٬ مواد رادیو اکتیوی که طبیعی اند یا بطور مصنوعی ساخته می شوند٬کاربرد وسیعی در ابزار٬اندازه گیری ها و دستگاه های تصویر برداری دارند. محور همه این کاربرد ها رادیو ایزوتوپ است. گر چه اشعه دیده نمی شود٬اما براحتی می تواند با ابزار نوری صحیح تشخیص داده شود. علوم فضایی نیز از این تکنولوژی بی بهره نمانده است فناوری فوق نقش بسیار مهمی در اکتشافات فضایی دارد. با مطالعه علوم هستهای و بکارگیری این دانش می توانیم ماهوار ها٬ایستگاه فضایی بین المللی و مسافران فضا را تقویت و حفاظت کنیم.از مهمترین کاربردهای انرژی هسته ای٬بکارگیری آن در علم پزشکی است. پزشکی هسته ای و رادیولوژی همگی تکنیک های پزشکی هستند که مستلزم استفاده از پرتودهی یا رادیواکتیویته برای تشخیص٬درمان و جلوگیری از بیماری اند. در حالیکه رادیولوژی تقریباً نزدیک به یک قرض است مورد استفاده قرار گرفته٬پزشکی هسته ای حدوداً 50 سال پیش آغاز شد؛وبالاخره یکی از حوزه های مهم استفاده از انرژی هسته ای تولید الکتریسیته است. انرژی از منابع طبیعی از جمله ذغال٬گاز٬نفت٬آب٬باد٬خورشید و در نهایت از منابع هسته ای ایجاد می شود. بخشی از این انرژی برای تولید برق استفاده می شود (دیگر بخش ها برای مثال شامل حمل ونقل می باشد) کارخانجات تولید برق گرما یا حرکت این منابع طبیعی را برای تولید برق بکار می برند٬ اما یکی از پاکیزه ترین روش ها از لحاظ محیطی برای تولید برق٬استفاده از انرژی هسته ای است؛ با این وصف جایگاه انرژی اتمی با جنبه های وسیع و سودمند کاربردی مشخص بوده و اهمیتی که در بهبود کیفیت زندگی بشر دارد و نقش آن در پیشرفت علمی٬صنعتی و اقتصادی جوامع روشن است.

برق هسته‌ای

مقدمه

از مهمترین منابع استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی ، ساخت راکتورهای هسته‌ای جهت تولید برق می‌باشد. راکتور هسته‌ای وسیله‌ای است که در آن فرآیند شکافت هسته‌ای بصورت کنترل شده انجام می‌گیرد. در طی این فرآیند انرژی زیاد آزاد می‌گردد به نحوی که مثلا در اثر شکافت نیم کیلوگرم اورانیوم انرژی معادل بیش از 1500 تن زغال سنگ بدست می‌آید. هم اکنون در سراسر جهان ، راکتورهای متعددی در حال کار وجود دارند که بسیاری از آنها برای تولید قدرت و به منظور تبدیل آن به انرژی الکتریکی ، پاره‌ای برای راندن کشتیها و زیردریائیها ، برخی برای تولید رادیو ایزوتوپوپها و تحقیقات علمی و گونه‌هایی نیز برای مقاصد آزمایشی و آموزشی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در راکتورهای هسته‌ای که برای نیروگاههای اتمی طراحی شده‌اند (راکتورهای قدرت) ، اتمهای اورانیوم و پلوتونیم توسط نوترونها شکافته می‌شوند و انرژی آزاد شده گرمای لازم را برای تولید بخار ایجاد کرده و بخار حاصله برای چرخاندن توربینهای مولد برق بکار گرفته می‌شوند.

انواع راکتور اتمی

راکتورهای اتمی را معمولا برحسب خنک کننده ، کند کننده ، نوع و درجه غنای سوخت در آن طبقه بندی می‌کنند. معروفترین راکتورهای اتمی ، راکتورهایی هستند که از آب سبک به عنوان خنک کننده و کند کننده و اورانیوم غنی شده (2 تا 4 درصد 235U) به عنوان سوخت استفاده می‌کنند. این راکتورها عموما تحت عنوان راکتورهای آب سبک (LWR) شناخته می‌شوند. راکتورهای PWR ، BWR و WWER از این دسته‌اند. نوع دیگر ، راکتورهایی هستند که از گاز به عنوان خنک کننده ، گرافیت به عنوان کند کننده و اورانیوم طبیعی یا کم غنی شده به عنوان سوخت استفاده می‌کنند. این راکتورها به گاز - گرافیت معروفند. راکتورهای GCR ، AGR و HTGR از این نوع می‌باشند.

راکتور PHWR راکتوری است که از آب سنگین به عنوان کند کننده و خنک کننده و از اورانیوم طبیعی به عنوان سوخت استفاده می‌کند. نوع کانادایی این راکتور به CANDU موسوم بوده و از کارایی خوبی برخوردار می‌باشد. مابقی راکتورها مثل FBR (راکتوری که از مخلوط اورانیوم و پلوتونیوم به عنوان سوخت و سدیم مایع به عنوان خنک کننده استفاده کرده و فاقد کند کننده می‌باشد) LWGR (راکتوری که از آب سبک به عنوان خنک کننده و از گرافیت به عنوان کند کننده استفاده می‌کند) از فراوانی کمتری برخوردار می‌باشند. در حال حاضر ، راکتورهای PWR و پس از آن به ترتیب PHWR ، WWER ، BWR فراوانترین راکتورهای قدرت در حال کار جهان می‌باشند.

تاریخچه

به لحاظ تاریخی اولین راکتور اتمی در آمریکا بوسیله شرکت "وستینگهاوس" و به منظور استفاده در زیر دریائیها ساخته شد. ساخت این راکتور پایه اصلی و استخوان بندی تکنولوژی فعلی نیروگاههای اتمی PWR را تشکیل داد. سپس شرکت جنرال الکتریک موفق به ساخت راکتورهایی از نوع BWR گردید. اما اولین راکتوری که اختصاصا جهت تولید برق طراحی شده ، توسط شوروی و در ژوئن 1954در "آبنینسک" نزدیک مسکو احداث گردید که بیشتر جنبه نمایشی داشت. تولید الکتریسیته از راکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی در سال 1956 در انگلستان آغاز گردید.
تا سال 1965 روند ساخت نیروگاههای اتمی از رشد محدودی برخوردار بود، اما طی دو دهه 1966 تا 1985 جهش زیادی در ساخت نیروگاههای اتمی بوجود آمده است. این جهش طی سالهای 1972 تا 1976 که بطور متوسط هر سال 30 نیروگاه شروع به ساخت می‌کردند بسیار زیاد و قابل توجه است. یک دلیل آن شوک نفتی اوایل دهه 1970 می‌باشد که کشورهای مختلف را بر آن داشت تا جهت تأمین انرژی مورد نیاز خود بطور زاید الوصفی به انرژی هسته‌ای روی آورند. پس از دوره جهش فوق یعنی از سال 1986 تا کنون روند ساخت نیروگاهها به شدت کاهش یافته ، بطوریکه بطور متوسط سالیانه 4 راکتور اتمی شروع به ساخت می‌شوند.

سهم برق هسته‌ای در تولید برق کشورها

کشورهای مختلف در تولید برق هسته‌ای روند گوناگونی داشته‌اند. به عنوان مثال کشور انگلستان که تا سال 1965 پیشرو در ساخت نیروگاه اتمی بود، پس از آن تاریخ ، ساخت نیروگاه اتمی در این کشور کاهش یافت، اما برعکس در آمریکا به اوج خود رسید. کشور آمریکا که تا اواخر دهه 1960 تنها 17 نیروگاه اتمی داشت، در طول دهه های 1970و 1980 بیش از 90 نیروگاه اتمی دیگر ساخت. این مسئله نشان دهنده افزایش شدید تقاضای انرژی در آمریکاست. هزینه تولید برق هسته‌ای در مقایسه با تولید برق از منابع دیگر انرژی در آمریکا کاملا قابل رقابت می‌باشد.
هم اکنون فرانسه با داشتن سهم 75 درصدی برق هسته‌ای از کل تولید برق خود در صدر کشورهای جهان قرار دارد. پس از آن به ترتیب لیتوانی (73 درصد) ، بلژیک (57 درصد) ، بلغارستان و اسلواکی (47 درصد) و سوئد (48.6 درصد) می‌باشند. آمریکا نیز حدود 20 درصد از تولید برق خود را به برق هسته‌ای اختصاص داده است. گرچه ساخت نیروگاههای هسته‌ای و تولید برق هسته‌ای در جهان از رشد انفجاری اواخر دهه 1960 تا اواسط 1980 برخوردار نیست، اما کشورهای مختلف همچنان درصدد تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی هسته‌ای می‌باشند.
طبق پیش بینیهای به عمل آمده روند استفاده از برق هسته‌ای تا دهه‌های آینده همچنان روند صعودی خواهد داشت. در این زمینه ، منطقه آسیا و اروپای شرقی به ترتیب مناطق اصلی جهان در ساخت نیروگاه هسته‌ای خواهند بود. در این راستا ، ژاپن با ساخت نیروگاههای اتمی با ظرفیت بیش از 25000 مگا وات در صدر کشورها قرار دارد. پس از آن چین ، کره جنوبی ، قزاقستان ، رومانی ، هند و روسیه جای دارند. استفاده از انرژی هسته‌ای در کشورهای کاندا ، آرژانتین ، فرانسه ، آلمان ، آفریقای جنوبی ، سوئیس و آمریکا تقریبا روند ثابتی را طی دو دهه آینده طی خواهد کرد.

دیدگاههای اقتصادی و زیست محیطی برق هسته‌ای

جمهوری اسلامی ایران در فرآیند توسعه پایدار خود به تکنولوژی هسته‌ای چه از لحاظ تأمین نیرو و ایجاد جایگزینی مناسب در عرصه انرژی و چه از نظر دیگر بهره برداریهای صلح آمیز آن در زمینه‌های صنعت ، کشاورزی ، پزشکی و خدمات نیاز مبرم دارد که تحقق این رسالت مهم به عهده سازمان انرژی اتمی ایران می‌باشد. بدیهی است در زمینه کاربرد انرژی هسته‌ای به منظور تأمین قسمتی از برق مورد نیاز کشور قیود و فاکتورهای بسیار مهمی از جمله مسایل اقتصادی و زیست محیطی مطرح می‌گردند.

دیدگاه اقتصادی استفاده از برق هسته‌ای

امروزه کشورهای بسیاری بویژه کشورهای اروپایی سهم قابل توجهی از برق مورد نیاز خود را از انرژی هسته‌ای تأمین می‌نمایند. بطوری که آمار نشان می‌دهد از مجموع نیروگاههای هسته‌ای نصب شده جهت تأمین برق در جهان به ترتیب 35 درصد به اروپای غربی ، 33 درصد به آمریکای شمالی ، 16.5 درصد به خاور دور ، 13درصد به اروپای شرقی و نهایتا فقط 0.74 درصد به آسیای میانه اختصاص دارد. بدون شک در توجیه ضرورت ایجاد تنوع در سیستم عرضه انرژی کشورهای مذکور ، انرژی هسته‌ای به عنوان یک گزینه مطمئن اقتصادی مطرح است.
بنابراین ابعاد اقتصادی جایگزینی نیروگاههای هسته‌ای با توجه به تحلیل هزینه تولید (قیمت تمام شده) برق در سیستمهای مختلف نیرو قابل تأمل و بررسی است. از اینرو در اغلب کشورها ، نیروگاههای هسته‌ای با عملکرد مناسب اقتصادی خود از هر لحاظ با نیروگاههای سوخت فسیلی قابل رقابت می‌باشند. بهرحال طی چند دهه گذشته کاهش قیمت سوختهای فسیلی در بازارهای جهانی ، سبب افزایش هزینه‌های ساخت نیروگاههای هسته‌ای به دلیل تشدید مقررات و ضوابط ایمنی ، طولانیتر شدن مدت ساخت و بالاخره باعث ایجاد مشکلات تأمین مالی لازم و بالا رفتن قیمت تمام شده هر واحد الکتریسیته در این نیروگاهها شده است.
از یک طرف مشاهده می‌شود که طی این مدت حدود 40 درصد از هزینه‌های چرخه سوخت هسته‌ای کاهش یافته است و از سویی دیگر با توجه به پیشرفتهای فنی و تکنولوژی حاصل از طرحهای استاندارد و برنامه ریزیهای دقیق به منظور تأمین سرمایه اولیه مورد نیاز مطمئن و به هنگام احداث چند واحد در یک سایت برای صرفه‌ جوییهای ناشی از مقیاس مربوط به تأسیسات و تسهیلات مشترک مورد نیاز در هر نیروگاه ، همچنان مزیت نیروگاههای اتمی از دیدگاه اقتصادی نسبت به نیروگاههای با سوخت فسیلی در اغلب کشورها حفظ شده است.

دیدگاه زیست محیطی استفاده از برق هسته‌ای

افزایش روند روزافزون مصرف سوختهای فسیلی طی دو دهه اخیر و ایجاد انواع آلاینده‌های خطرناک و سمی و انتشار آن در محیط زیست انسان ، نگرانیهای جدی و مهمی برای بشر در حال و آینده به دنبال دارد. بدیهی است که این روند به دلیل اثرات مخرب و مرگبار آن در آینده تداوم چندانی نخواهد داشت. از اینرو به جهت افزایش خطرات و نگرانیها تدریجی در مورد اثرات مخرب انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از کاربرد فرآیند انرژیهای فسیلی ، واضح است که از کاربرد انرژی هسته‌ای بعنوان یکی از رهیافتهای زیست محیطی برای مقابله با افزایش دمای کره زمین و کاهش آلودگی محیط زیست یاد می‌شود. همچنانکه آمار نشان می‌دهد، در حال حاضر نیروگاههای هسته‌ای جهان با ظرفیت نصب شده فعلی توانسته‌اند سالانه از انتشار 8 درصد از گازهای دی اکسید کربن در فضا جلوگیری کنند
منبع: bionuclear.mihanblog.com
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:22 ب.ظ ] [ حسن ]

اقتصاد انرژی هسته ای




نگرش استراتژیک دارای دو مشخصه میان رشته ای یا فرابخشی بودن (جامع بودن) و طولانی مدت بودن است، که در سایر نگرش ها اعم از نگرش اقتصادی و فنی صرف کمتر به آنها توجه می شود.
انرژی در جهان امروز یک عامل راهبردی است و اغلب کشورهای جهان به خصوص آنها که به دنبال اعمال اراده و قدرت خود بر دیگر کشورها می باشند از همین دریچه به مقوله انرژی می نگرند. همان طوری که این نگاه را می توانیم از زمان های گذشته یعنی دوران استعمار کهنه تا به امروز دنبال کنیم.
در این میان کشور ما ایران، علاوه بر اینکه دارای ذخایر ویژه و عمده ای از منابع انرژی بخصوص نفت و گاز می باشد، در منطقه ای از جهان واقع است که یکی از اصلی ترین منابع انرژی در سطح جهان به شمار می رود. بنابراین با توجه به اینکه مقوله انرژی برای کشورهای سلطه طلب، نقش موتور محرکه اقتصاد و تولید ملی و تعیین کننده جایگاه آنها در نظام سرمایه داری جهان را دارد و همچنین تضمین کننده منافع و امنیت ملی آنها است، برای کشور ما نیز چگونگی سامان دهی به سیاستهای بخش انرژی، نقش کلیدی در فرآیند تحولات سیاسی، اجتماعی و اقتصادی را داراست و لذا ضروری است که برای انرژی و بخصوص نفت و گاز و به دنبال اینها انرژی هسته ای، برنامه و استراتژی اندیشیده و متناسب با شرایط واقعی موجود داخلی و جهانی داشته باشیم.
نگرش استراتژیک دارای دو مشخصه میان رشته ای یا فرابخشی بودن (جامع بودن) و طولانی مدت بودن است، که در سایر نگرش ها اعم از نگرش اقتصادی و فنی صرف کمتر به آنها توجه می شود. در این نگرش منافع و مضرات بخش انرژی تنها در محدوده بخش مذکور مورد لحاظ قرار نمی گیرد بلکه در کل چارچوب نظام و با توجه به رعایت و حفظ امنیت ملی لحاظ می شود و منافع نظام اجتماعی را حداکثر و مضرات آن را به حداقل می رساند.
البته باید توجه داشت که این نگرش لزوماً با نگرش های اقتصادی و فنی در تناقض نیست اما ممکن است سیاستهایی را بطلبد که از منظر اقتصادی صرف، غیراقتصادی انگاشته شود. در نگاه استراتژیک، بهینگی بلند مدت در سطح همه اجزاء نظام اجتماعی مورد توجه است، برعکس نگاه اقتصادی صرف که منافع کوتاه مدت و یک بعدی را در نظر می گیرد. این برنامه استراتژیک، باید از سویی با توجه به توانایی های واقعی همان بخش مورد نظر و از سوی دیگر در چارچوب استراتژیهای کلان کشور سامان پذیرد: یعنی در تعامل با سایر حوزه ها طراحی شود.
با توجه به مقدمه فوق باید اذعان داشت که دغدغه اصلی جهان عادت کرده به مصرف انرژی، در دو دهه آینده، تولید انرژی و ساخت نیروگاه اتمی به عنوان تنها راه خروج از بحران انرژی در دهه های آینده است. در این بین از آن جا که ساخت یک نیروگاه اتمی اغلب علوم و فنون را به کار می گیرد، این کاربری به مفهوم توسعه و پیشرفت در همه علوم و فنون است. از طرفی هم می توان ادعا کرد که نیروگاه برق اتمی، اقتصادی ترین نیروگاهی است که امروز در دنیا احداث می شود که دلایل آن در ادامه بحث خواهد آمد.
دلایل دیگری هم برای استفاده از نیروگاه اتمی برای تولید برق وجود دارد که از مهم ترین آنها می توان به پاکیزه بودن این روش، عدم تولید گاز گلخانه ای و دیگر آلاینده های زیست محیطی اشاره کرد. سوخت های فسیلی مانند ذغال سنگ، مقدار قابل توجهی از انواع آلاینده ها همانند ترکیبات کربن و گوگرد را وارد محیط زیست می سازند که برای سلامت انسان زیانبار است. از سوی دیگر با توجه به افزایش مصرف برق و پایان پذیر بودن منابع سوخت فسیلی به نظر می رسد استفاده از انرژی هسته ای بهترین گزینه موجود باشد.
شاید هنوز افرادی هستند که ادعا می کنند با توجه به ذخایر نفت و گاز ایران، آیا ایران نیازی به انرژی هسته ای دارد یا خیر؟ پاسخ صحیح به این سؤال مستلزم مطالعه دقیق علمی است. این مطالعه به کمک یک سری نرم افزارهای خاص، هم در سازمان انرژی اتمی ایران و هم در دانشگاه صنعتی شریف انجام گرفته و این گونه نیست که براساس برداشت های عمومی و محدود گفته شود، مثلاً ما که این قدر گاز داریم چرا سراغ انرژی اتمی برویم؟ موضوع به این سادگی نیست، بلکه برای امکان سنجی و مطالعه همین موضوع تحت عنوان انرژی میکس یا ترکیب منابع انرژی نرم افزارهای بزرگ خاصی وجود دارد و این فرآیند تحت عنوان The merits of energy mix نام گذاری شده است؛ «یعنی فواید انرژی های ترکیبی».
برهمین اساس هیچ کشوری سعی نمی کند از لحاظ استراتژیک، انرژی مورد نیازش را فقط از یک منبع تأمین کند، ولو آنکه در آن کشور به فراوانی یافت شود. مثلاً اگر در کشوری منابع آبی زیاد است، به این سمت نمی رود که انرژی برق خودش را فقط از آب تأمین کند، اما اینکه باید چه سهمی به انرژی میکس اختصاص داده شود نیاز به محاسباتی دارد که باید انجام شود. در ایران هم این محاسبات، سال های سال صورت گرفته و چیز جدیدی نیست. برای انجام این محاسبات باید پارامترهای متعددی در نظر گرفته شود که اکثر آنها متغیر است.
مثلاً قیمت گاز طبیعی قیمتی متغیر است. و الان که نقش زیادی در سوخت جهانی ندارد، قیمت چندانی هم ندارد، اما گفته می شود در ۱۵ سال آینده، سهم قابل توجهی از سوخت را به خود اختصاص خواهد داد و مسلماً قیمت سوخت در آن شرایط با الان بسیار متفاوت خواهد بود؛ ضمن اینکه اگر همین الان این محاسبات انجام شود و ما تصمیم بگیریم مثلاً ۷۰۰۰ مگاوات برق از انرژی هسته ای تأمین کنیم، حتی اگر این کار به صورت فاینانس انجام شود دست کم ۱۲سال طول خواهد کشید و این هم خود یک متغیر است.
به هر حال یکی از سخت ترین کارها در پروژه های داخلی و خارجی همین بحث فاینانسینگ است. با ذکر چند پارامتر مؤثر در مورد ضرورت نیروگاه هسته ای از لحاظ اقتصادی می توان بحث را روشن تر نمود، البته همه پارامترها را باید به نرم افزار داد تا در مورد صرفه اقتصادی آن نظر بدهد.
نخستین درس در اقتصاد انرژی در مورد Energy mix این است که فرق بین انرژی هسته ای و انرژی های کلاسیک، در سرمایه گذاری اولیه بالا و هزینه های پایین راهبری و تعمیرات است. به عنوان مثال یک نیروگاه ۱۰۰۰ مگاواتی فسیلی؛ به۱۰ میلیون بشکه نفت یا معادل انرژی آن از سوخت های فسیلی دیگر مثل گاز در طول یک سال نیاز دارد. با در نظر گرفتن قیمت اوپک که بین ۲۲ دلار و ۲۸دلار و خارج کردن هزینه های استخراج که حدود ۲ دلار است، قیمت پایه نفت حدوداً بشکه ای ۲۴دلار خواهد شد وبرای یک نیروگاه ۱۰۰۰مگاوات الکتریکی چیزی حدود۲۴۰ میلیون دلار در سال خواهد شد.
در مورد گاز در حد ۲میلیارد فوت مکعب در سال خواهد شد. البته گاز بحث دیگری است، چون قیمت آن بسیار متغیر است. چیزی که فعلاً می توان با اطمینان بیشتر در مورد آن صحبت کرد، نفت است که با در نظر گرفتن۲۴۰ میلیون دلار قیمت سوخت و۶۰میلیون دلار هزینه تعمیرات و نگهداری، در مجموع حدوداً ۳۰۰میلیون دلار هزینه راهبری یک نیروگاه فسیلی ۱۰۰۰ مگاواتی در سال می شود. در شرایط عادی هزینه ساخت یک نیروگاه فسیلی، بسیار پاپین خواهد بود؛ یعنی عددی بین ۴۰۰تا ۷۰۰ میلیون دلار برای یک نیروگاه ۱۰۰۰ مگاواتی. اما اگر قیمت ترجیحی در نظر گرفته شود، هزینه از این هم کمتر خواهد شد.
ولی در شرایط غیرعادی سیاسی با خارج، این هزینه افزایش می یابد. این مبلغ در ساخت نیروگاه هسته ای بسیار بالاتر است. هزینه نصب هر مگاوات آن حدود۱۵۰۰تا ۲۰۰۰دلار است، چون هزینه هایی مانند برچیدن نیروگاه هم در نظر گرفته می شود و به اصطلاح قیمت سرشکن گفته می شود. یعنی در واقع هزینه ساخت یک نیروگاه هسته ای ۱۰۰۰مگاواتی ۵/۱تا۵/۲ میلیارد دلار خواهد بود.
اما سوخت هسته ای مورد نیاز یک نیروگاه هسته ای ۱۰۰۰مگاواتی، حدوداً ۳۰ تن اورانیوم غنی شده در سال است که هزینه آن در شرایط سیاسی و اقتصادی مناسب، ۱۰میلیون دلار و در بدترین شرایط ۲۵میلیون دلار می باشد. با توجه به محاسبات فوق، در بدبینانه ترین شرایط یعنی اگر قیمت نفت بشکه ای۲۴دلار فرض شود، هزینه سوخت مورد نیاز یک نیروگاه هسته ای، ۱۰ درصد هزینه سوخت یک نیروگاه فسیلی مشابه است که با احتساب ۵۰ سال عمر یک نیروگاه اتمی، تفاوت این هزینه به قیمت های امروز، بیش از۱۰میلیارد دلار خواهد شد که اختلاف حدود یک و نیم میلیارد دلاری در هزینه ساخت آنها را کاملاً پوشش می دهد.
بنابراین، این نظر که نیروگاههای هسته ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی توجیه اقتصادی ندارد، درست نیست. اما بحث دوم، به قرارداد کیوتو مربوط می شود، که متأسفانه آمریکایی ها زیر بار آن نرفته اند. این قرارداد مربوط به تولید گازهای گلخانه ای در جهان بوده که روال طبیعی جهان را از لحاظ زیست محیطی به هم ریخته است.
در همین شرایط ایران ۳۰هزار مگاوات نیروگاه دارد و در ده سال آینده، احتمالاً به۶۰هزار مگاوات خواهد رسید. بالا رفتن حجم تولید گازهای گلخانه ای، هزینه های اجتماعی خاصی را ایجاد می کند که بالطبع باید جلوی تولید گازهای گلخانه ای را در نیروگاههای فسیلی گرفت، یا به اصطلاح، هزینه زیادی را برای (۱) Scrape اختصاص داد. حداقل هزینه ای که پیش بینی می شود حدوداً ۲۵ درصد کل هزینه تمام شده برق تولیدی است، اما برق هسته ای این هزینه را ندارد و فقط زباله های اتمی در اثر آن تولید می شود.
اگر سالی ۳۰ تن سوخت مصرف شود و۵۰سال عمر برای نیروگاه در نظر گرفته شود، چیزی حدوداً ۱۵۰۰تن زباله اتمی در عرض۵۰ سال تولید می شود که بعد از تفکیک و فشرده سازی آن، بیش از چند تن زباله باقی نخواهد ماند (البته با حجم کم). این زباله ها باید در جاهای خاص حفاظت شده قرار بگیرند تا محیط زیست را آلوده نکنند. مانند زیرزمین و جاهایی که آب از آن عبور نکند.
بعضی کشورها مثل روسیه زباله های اتمی دیگران را می گیرند و آن را با هزینه نسبتاً پایین دفع می کنند. پس از لحاظ زیست محیطی هم نیروگاه هسته ای بر نیروگاه فسیلی اولویت اقتصادی خواهد داشت. اما موضوع سوم، جنبه تکنولوژیک قضیه است که بسیار مهم است. بشر به سمتی می رود که یک انرژی لایزال پیدا کند (حتی اورانیوم هم لایزال نیست). دنیا به فکر گداخت (Fusion(۲ است، یعنی انرژی لایزال و پاک. ایران نیز از این قاعده مستثنی نیست. علم و تکنولوژی و فن آوری، مراحلی دارد که باید حتماً گذرانده شود. تکنولوژی و فن آوری هم به همین صورت است، پروسه ای است که باید گذرانده شود.
دنیا به هر حال در آینده از شکافت( تولید انرژی با شکافت هسته ای) یعنی همین انرژی هسته ای پا را فراتر خواهد گذاشت و به دنبال گداخت(تولید انرژی با هم جوشی هسته ای) خواهد رفت. تکنولوژی گداخت ممکن است تا۳۰ سال دیگر صنعتی شود. اگر کشور ما با گداخت دست و پنجه نرم نکند و نیرو تربیت نکند و در یک کلام به بلوغ و فناوری و تکنولوژی این مرحله نرسد، نمی تواند از آن عبور کند و وقتی گداخت وارد عرصه صنعت می شود، باز دوباره جزو کشورهای عقب مانده خواهیم بود.
در حال حاضر روسیه۸ میلیون بشکه نفت در روز تولید و حدود۵ میلیون از آن را صادر می کند. ۳۰نیروگاه هسته ای دارد و به سرعت هم به نیروگاههای خود اضافه می کند، در حالی که اولین کشور در ذخایر گازی است و جمعیت آن هم تنها کمی بیشتر از دو برابر ماست. فرض شود، تولید نفت روسیه با ایران برابر باشد، چرا با اینکه ذخایر گازی این کشور از ایران بیشتر است، باز به دنبال انرژی هسته ای است؟ مگر صرفه اقتصادی دارد؟ در مورد مکزیک چطور؟
در این شرایط آمریکا هم ۱۰۵نیروگاه هسته ای دارد، لذا فقط معیارهای اقتصادی هم مطرح نیست و معیارهای مختلف فن آوری تأثیر گذار خواهد بود. در واقع تکنولوژی هسته ای، میعاد گاه تکنولوژی های دیگر است. مثل صنعت خودرو که اگر در یک کشور رونق خوبی داشته باشد، تقریباً بخش عمده ای از تکنولوژی را جلو می برد، چرا که بیشتر علوم و تکنولوژی ها مثل مکانیک، شیمی، مواد، برق و... در آن است. به همین صورت اگر صنعت هسته ای کشور هم رشد معنادار، واقعی و همه جانبه داشته باشد، با توجه به اینکه بالاترین محدودیت ها و استانداردهای مهندسی در آن وجود دارد، صنعت کشور در سطح بالایی رشد خواهد کرد.
صنعت غنی سازی هم عمر کمی ندارد و دست کم ۴۰سال است که این کار شروع شده است. مثلاً سانتریفوژ حدوداً ۴۰ سال پیش توسط استادی به نام زیپر آلمانی طراحی شد. اما سانتریفوژ امروز با آن سانتریفوژ در حالی که اصول یکسانی دارند، تفاوت هایی هم دارند. حال اگر کشوری بتواند یک دستگاه سانتریفوژ بسازد، در واقع آن کشور در عرصه تکنولوژی یک گام جلو افتاده است.
چون در غنی سازی اورانیوم جهت استفاده در راکتورهای هسته ای از علوم مختلف مهندسی، مکانیک، شیمی و... با نهایت دقت و قدرت استفاده می شود. به طور کلی تعریف جدید مهندسی براساس میزان دقت است و کشوری پیشرفته نامیده می شود که میزان خطای مهندسی آن کم باشد.
لذا برای رسیدن به استقلال واقعی، باید به سمت تولید فن آوری و علم رفت. البته این روند بالطبع هزینه دارد. همه جای دنیا هم، این گونه است. به هر حال هزینه رسیدن به تکنولوژی هسته ای با این همه عظمت، کار و فعالیت همه جانبه متخصصین ایرانی و استفاده از تجربه کشورهای دارنده این صنعت را طلب می کند.
منبع:آفتاب
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:21 ب.ظ ] [ حسن ]

شاخه های فناوری نانو

هنگامی که درباره نانوفناوری شروع به جستجو و مطالعه کنید، به موضوعات و مواد مختلفی بر می خورید مانند:"نانولوله ها، شبیه سازی مولکولی، نانوداروها، سلول های سوختی، کاتالیزورها، نانوذرات و..." بنابراین ممکن است نانوفناوری رشته ای کاملا گسترده به نظر آید که موضوعات آن ربط چندانی به هم ندارند.
شاخه های فناوری نانو
به طور کلی مطالعات نانوفناوری را می توان به سه دسته تقسیم کرد. اگرچه روشهای تحقیقاتی در آن ها بایکدیگر متفاوت است، اما این سه شاخه کاملا به یکدیگر مرتبط هستند و پیشرفت در یکی از شاخه ها می تواند در شاخه های دیگر نیز کاملا موثر باشد.
این سه شاخه عبارتند از: 1 - نانوتکنولوژی مرطوب: این شاخه به مطالعه سیستم های زنده ای می پردازد که اساسا در محیطهای آبی وجود دارند. در این شاخه ساختمان مواد ژنتیکی، غشاءها و سایر ترکیبات سلولی در مقیاس نانومتر مورد مطالعه قرار می گیرد. پژوهشگران موفق شده اند ساختارهای زیستی فراوانی تولید کنند که نحوه عملکرد آنها در مقیاس نانویی کنترل می شود. این شاخه دربرگیرنده علوم پزشکی،دارویی و به طور کلی علوم و روشهای مرتبط با زیست فناوری است.
2- نانوتکنولوژی خشک: این شاخه از علوم پایه شیمی و فیزیک مشتق می شود و به مطالعه تشکیل ساختارهای کربنی، سیلیکون و مواد غیر آلی و فلزی می پردازد. نکته قابل توجه اینست که الکترونهای آزاد که در فناوری مرطوب موجب انتقال مواد و انجام واکنشها می گردند، در فناوری خشک خصوصیات فیزیکی ماده را پدید می آورند. در نانوتکنولوژی خشک کاربرد مواد نانویی در الکترونیک، مغناطیس و ابزارهای نوری مورد مطالعه قرار می گیرد. برای مثال طراحی و ساختن میکروسکوپ هایی که بتوان با استفاده از آنها مواد را در ابعاد نانومتر دید.
3 - نانوتکنولوژی محاسبه ای: در بسیاری از مواقع ابزار آزمایشگاهی موجود برای انجام برخی از آزمایشها در مقیاس نانومتر مناسب نیستند و یا آنکه انجام این آزمایشها بسیار گران تمام می شود. در این حالت از رایانه ها برای شبیه سازی فرآیندها و واکنش های اتم ها و مولکول ها استفاده می شود. شناختی که به وسیله محاسبه به دست می آید، باعث می شود که زمان پیشرفت نانوتکنولوژی خشک به چند دهه کاهش یابد و البته تأثیر مهمی در نانوتکنولوژی مرطوب نیز خواهد داشت.
نقل از هوپا
منبع: www.nanoclub.ir
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:19 ب.ظ ] [ حسن ]

شبیه‌ سازی‌ زمان‌ خرابیهای‌ ماشین‌ شرکت‌ تولیدی‌ براساس‌ تجربه‌ ، تصور می‌ کند تعداد خرابیهای‌ ماشینهایش‌ بیش‌ از حداست‌ . مدیریت‌ شرکت‌می‌ خواهد رفتار فعلی‌ کار ( و خرابی‌ ) ماشین‌ ها را در یک‌ دور زمانی‌ طولانی‌ ، برای‌ درک‌ بهتر رفتار سیستم‌شبیه‌ سازی‌ کند . پرسنل‌ ستادی‌ شرکت‌ معتقدند که‌ زمان‌ بین‌ خرابیهای‌ ماشین‌ به‌ هفته‌ با تقریب‌ دارای‌ توزیع‌یکنواخت‌ به‌ صورت‌ 4<x<0 8f(x)=x است‌ . شکل‌ زیر نشان‌ دهنده‌ تابع‌ احتمال‌ پیوسته‌ است‌ که‌ در آن‌متغیر تصادفی‌ x نشان‌ دهندة‌ زمان‌ ( به‌ هفته‌ ) بین‌ خرابیها است‌ . مساحت‌ زیر منحنی‌ معرف‌ احتمال‌ وقوع‌متغیر تصافی‌ x است‌ بنابراین‌ ، مساحت‌ زیر منحنی‌ با یک‌ است‌ .
با محاسبه‌ سطح‌ زیر منحنی‌ از صفر تا هر مقداری‌ از متغیرتصادفی‌ x می‌ توان‌ احتمال‌ تجمعی‌ مقدار x راتعیین‌ کرد .ملاحظه‌ می‌ کنید که‌ دامنة‌ مقادیر متغیر تصادفی‌ x (4<x<0) با احتمالات‌ تجمعی‌ 1<F(x)<0 متناظراست‌. از این‌ رو برای‌ هر مقدار F (x) در فاصله‌ ( 1 و 0) مقداری‌ برای‌ x وجود دارد .
در مثال‌ قبل‌ متغیر تصادفی‌ گسسته‌ را با مقادیر مختلف‌ x را با دامنه‌ ای‌ از توزیع‌ تجمعی‌ x مربوط‌ می‌کردیم‌ . ولی‌ در حالتی‌ که‌ متغیر تصادفی‌ پیوسته‌ باشد ، رابطة‌ بین‌ x و تابع‌ توزیع‌ تجمعی‌ ، F(x) ، برقرارمی‌شود . پس‌ هر مقدار تابع‌ توزیع‌ تجمعی‌ متناظر با مقدار خاصی‌ از x است‌ بنابراین‌ ، هر عدد تصادفی‌ r(بین‌0 و 1 ) را می‌ توان‌ به‌ طور مستقیم‌ به‌ مقدار متناظر x آن‌ با استفاده‌ از تابع‌ توزیع‌ تجمعی‌ آن‌ ترجمه‌ کرد . چون‌F(x) در فاصله‌ ( 1 و 0 ) تعریف‌ می‌ شود وعدد تصادفی‌ نیز در همین‌ فاصله‌ ( 1 و 0) تعریف‌ می‌ شود ،داریم‌: 162r=F(x)= r= xچون‌ می‌ خواهیم‌ با اعداد تصادفی‌ r مقادیر متغیر تصادفی‌ x را به‌ دست‌ آوریم‌ ،ابتدا بایستی‌ ، معادله‌ را برای‌ x بر حسب‌ r حل‌ کنیم‌ لذا r 4x= بعداز به‌ دست‌ آوردن‌ عدد تصادفی‌ r ،جایگزینی‌ آن‌ در معادله‌r 4x= مقدار x متناظر آن‌ به‌ دست‌ می‌ آید . برای‌ مثال‌ ، اگر 25/0r = آنگاه‌ 2=xاست‌ . مولد فرایند r 4x= همان‌ کاری‌ را می‌ کند که‌ در مثال‌ متغیر گسسته‌ قبل‌ دامنه‌ برای‌ r انجام‌ می‌ داد .سپس‌ از مقادیرx درمدل‌ شبیه‌ سازی‌ همانند مثالهای‌ قبل‌ استفاده‌ می‌ شود .
با مراجعه‌ به‌ مثال‌ شرکت‌ تولیدی‌ ، به‌ یاد آورید که‌ متغیر تصادفی‌ پیوسته‌ x زمان‌ بین‌ خرابیها به‌ هفته‌ است‌ ومدیریت‌ علاقه‌ مند است‌ خرابیها را برای‌ یک‌ سال‌ شبیه‌ سازی‌ کند . اعداد تصادفی‌ که‌ در این‌ آزمایش‌بایداستفاده‌ شود باید بین‌ 0 تا 1 باشد ، اگر این‌ چنین‌ نبود باید اعداد را بر عددی‌ مناسب‌ تقسیم‌ کنیم‌ تا اعدادبین‌ 0 تا 1 بدست‌ آید . سپس‌ از این‌ مقادیر، استفاده‌ شده‌ تا مقادیر تصادفی‌ برای‌ x براساس‌ فرمول‌ تولید شودr 4x= نتایج‌ شبیه‌ سازی‌ درجدول‌ صفحه‌ بعد آمده‌ است‌ .
تعداد تجمعی‌ زمان‌ تجمعی‌ زمان‌ بین‌ خرابیهاxهفته r
خرابیها هفته‌ r =4x
1 68/2 68/2 45/0
2 48/6 80/3 90/0
3 15/10 67/3 84/0
4 80/11 65/1 17/0
5 24/15 44/3 74/0
6 12/19 88/3 94/0
7 18/20 06/1 07/0
8 73/21 55/1 15/0
9 53/22 80/ 04/0
10 76/24 23/2 31/0
11 82/25 06/1 07/0
12 80/29 98/3 99/0
13 74/33 94/3 97/0
14 16/37 42/3 73/0
15 60/38 44/1 133/0
16 30/39 70/ 03/0
17 45/42 15/3 62/0
18 19/45 74/2 47/0
19 17/49 98/3 99/0
20 63/52 46/3 75/0

شبیه‌ سازی‌ برای‌ 52 هفته‌ (یک‌ سال‌ ) بعد از 20 خرابی‌ صورت‌ گرفته‌ است‌ ، با استفاده‌ ازهمین‌ روش‌ ،شرکت‌ می‌ تواند خرابیهایی‌ ماشین‌ را برای‌ یک‌ دورة‌ طولانی‌ انجام‌ دهد .
کاربردهای‌ شبیه‌ سازی‌ اکنون‌ با توجه‌ به‌ مفهوم‌ شبیه‌ سازی‌ و توانایی‌ آن‌ در تجزیه‌ و تحلیل‌ سیستم‌ ها و کمک‌ به‌ حل‌ مسائل‌ آنها و ازطرفی‌ توجه‌ به‌ پیچیدگی‌ سیستم‌ هایی‌ که‌ در دنیای‌ واقعی‌ وجود دارند ، میتوان‌ به‌ راحتی‌ میزان‌ کاربرد فراوان‌شبیه‌ سازی‌ را حدس‌ زد البته‌ در این‌ زمینه‌ مطالعات‌ و بررسی‌ های‌ نیز انجام‌ شده‌ است‌ که‌ نتایج‌ حاصل‌ از آنهامطلب‌ فوق‌ را تآئید می‌ کنند . مثلا شانون‌ در کتاب‌ خود نتایج‌ حاصل‌ از بررسی‌ نمونه‌ای‌ را که‌ توسط‌ شانون‌ وبیلز از اعضای‌ دائمی‌ غیر دانشگاهی‌ انجمن‌ پژوهش‌ عملیاتی‌ آمریکا به‌ دست‌ آمده‌ را ذکر می‌ کند . حاصل‌ این‌نتایج‌ در جدول‌ صفحه‌ بعد نشان‌ داده‌ شده‌ است‌ .
مطلوبیت‌ فنون‌ پژوهش‌ عملیاتی‌ برای‌ افراد دست‌ اندرکار
نظریة‌ احتمال‌ ( و استنباط‌ آماری‌ ) 182/0
تحلیل‌ اقتصادی‌ ( کارایی‌ هزینه‌ ) 150/0
شبیه‌ سازی‌ 143/0
برنامه‌ ریزی‌ خطی‌ 12/0
کنترل‌ موجودی‌ ها 097/0
خط‌ انتظار ( صف‌ بندی‌ ) 085/0
تحلیل‌ شبکه‌ ای‌ ( ترتیب‌ دهی‌ ) 072/0
تحلیل‌ جایگذاری‌ 042/0
نظریه‌ بازی‌ ها 040/0
برنامه‌ ریزی‌ پریا 031/0
فنون‌ جستجو 020/0
برنامه‌ ریزی‌ غیر خطی‌ 018/0
00/1
می‌ بینم‌ برای‌ محققینی‌ که‌ عملا کار می‌ کنند ، تنها احتمال‌ و روش‌ کارایی‌ هزینه‌ است‌ که‌ از لحاظ‌ ارزش‌ یامطلوبیت‌ در مرتبة‌ بالاتری‌ از شبیه‌ سازی‌ قرار می‌ گیرند .
از دیگر مطالعات‌ و بررسی‌ هایی‌ که‌ در زمینه‌ کاربرد فنون‌ مختلف‌ تحقیق‌ درعملیات‌ انجام‌ شده‌ است‌ ،گزارش‌ تورین‌ است‌ . این‌ مطالعه‌ در مورد 500 شرکت‌ که‌ توسط‌ مجله‌ فورچون‌ به‌ عنوان‌ بزرگترین‌شرکتهای‌ عالم‌ معرفی‌ شده‌ بود ، صورت‌ گرفت‌ . نتیجة‌ این‌ مطالعات‌ درجدول‌ زیر آمده‌ است‌ .
کاربرد فنون‌ مختلف‌ تحقیق‌ در عملیات‌
« گزارش‌ تورین‌ »نام‌ فن‌ تعداد طرحها درصد استفاده‌
تحلیل‌ آماری‌* 63 29
شبیه‌ سازی‌ 54 25
برنامه‌ ریزی‌ خطی‌ 41 19
نظریه‌ موجودی‌ ها 13 6
نظریه‌ شبکه‌ ها 13 6
برنامه‌ ریزی‌ پویا 9 4
برنامه‌ ریزی‌ غیر خطی‌ 7 3
نظریه‌ صف‌ 2 1
برنامه‌ ریز ابتکاری‌ 2 1
گوناگون‌ 13 6
* شامل‌ احتمالات‌ ، رگریسون‌ ، تفریب‌ نمایی‌ ، نمونه‌ گیری‌ آماری‌، آزمون‌ فرض‌
علاوه‌ بر این‌ صرف‌ 74 میلیون‌ دلار در سال‌ مالی‌ 1986 برای‌ بررسیهای‌ شبیه‌ سازی‌ توسط‌ ارتش‌ آمریکاکاربرد شبیه‌ سازی‌ را بیشتر آشکار می‌ کند . بنابراین‌ با وجود ظرافت‌ و نداشتن‌ پیچیدگی‌ ریاضی‌ ، شبیه‌ سازی‌یکی‌ از پر مصرفترین‌ فنون‌ کمی‌ است‌ که‌ در حل‌ مسائل‌ مدیریت‌ به‌ کار می‌ رود .
مزایا و معایب‌ شبیه‌ سازی‌ ( شبیه‌ سازی‌ کامپیوتری‌)
در سراسر بحث‌ از مزایا شبیه‌ سازی‌ به‌ نوعی‌ یاد شده‌ است‌ . در اینجا بعضی‌ از مزایای‌ شبیه‌ سازی‌ را فهرست‌وار عنوان‌ می‌ کنیم‌ :
داشتن‌ قدرت‌ فشردن‌ زمان‌ . بدین‌ ترتیب‌ که‌ به‌ وسیله‌ شبیه‌ سازی‌ ممکن‌ است‌ چندین‌ سال‌ از فعالیت‌یک‌ سیستم‌ را در چند ثانیه‌ ملاحظه‌ و بررسی‌ نمود . در نتیجه‌، بررسی‌ کننده‌ قادر است‌ چندین‌ طرح‌ از یک‌سیستم‌ را در یک‌ فرصت‌ کوتاه‌ مطالعه‌ نموده‌ و نتاج‌ عملکرد آنها را مقایسه‌ نماید .
داشتن‌ قدرت‌ گسترش‌ زمان‌. به‌ وسیله‌ جمع‌ آوری‌ آمار و اطلاعات‌ لازم‌ در برنامه‌ شبیه‌ سازی‌ ، بررسی‌کننده‌ قادر است‌ جزئیات‌ تغییراتی‌ که‌ در زمان‌ واقعی‌ قابل‌ مشاهده‌ نیستند مطالعه‌ کند . بعبارتی‌ دیگر تغییراتی‌که‌ بعلت‌ بالا بودن‌ سرعت‌ ایجاد آنها در سیستم‌ واقعی‌ قابل‌ مشاهده‌ یا مطالعه‌ نمی‌ باشند ، در این‌ روش‌ قابل‌کنترل‌ و بررسی‌ هستند. این‌ عمل‌ با کمک‌ کند نمودن‌ زمان‌ در مدل‌ صورت‌ می‌ گیرد مانند کند نمودن‌ سرعت‌حرکت‌ یک‌ فیلم‌ برای‌ بررسی‌ حرکت‌ هایی‌ که‌ در حال‌ عادی‌ قابل‌ دقت‌ و بررسی‌ نیستند .
در یک‌ بررسی‌ گاه‌ لازم‌ است‌ که‌ حرکت‌ زمان‌ را متوقف‌ کرده‌ و نتایج‌ بدست‌ آمده‌ تا این‌ لحظه‌ را مطالعه‌نمود و پس‌ از تصمیم‌ های‌ لازم‌ بررسی‌ را از همان‌ نقطه‌ توقف‌ یا از سر گرفت‌ . لازمه‌ این‌ نیاز، این‌ است‌ که‌ تمام‌پدیده‌ های‌ وابسته‌ به‌ سیستم‌ وضعیت‌ خود را تاشروع‌ مجدد بررسی‌ و آزمایش‌ دقیقاً حفظ‌ کنند . این‌ امکان‌فقط‌ در شبیه‌ سازی‌ ممکن‌ است‌ .
شبیه‌ سازی‌ این‌ امکان‌ را به‌ تحلیل‌ گر می‌ دهد که‌ یک‌ آزمایش‌ یا بررسی‌ را با حفظ‌ کلیه‌ شرایط‌ اولیه‌ ورفتار سیستم‌ بوسیله‌ یک‌ برنامه‌ تکرار کند . در هر یک‌ از دفعات‌ تکرار، تنها مقادیر بعضی‌ از پارامترها را به‌منظور دریافت‌ اثر آنها بر رفتار سیستم‌ و نتایج‌ حاصل‌ تغییر می‌ دهد .
شبیه‌ سازی‌ قادر به‌ بررسی‌ تغییرات‌ جدید در سیستم‌ های‌ موجود و مطالعه‌ سیستم‌ هایی‌ که‌ در مرحله‌طرح‌ می‌ باشند و هنوز هیچ‌ گونه‌ امکانات‌ ، سرمایه‌ و زمان‌ برای‌ پیشرفت‌ یا ایجاد فیزیکی‌ آنها صرف‌ نشده‌است‌ . همچنین‌ بررسی‌ و آزمایش‌ سیستمهای‌ فرضی‌ که‌ احیاناً ایجاد و مطالعه‌ آنها بوسیله‌ روش‌ های‌ دیگرغیر ممکن‌ یا خطر ناک‌ می‌ باشد با این‌ روش‌ امکان‌ پذیر است‌. و اما معایب‌ شبیه‌ سازی‌ را می‌ توان‌ چنین‌ عنوان‌کرد :
ایجاد و توسعه‌ یک‌ مدل‌ خوب‌ شبیه‌ سازی‌ اغلب‌ گران‌ و محتاج‌ زمان‌ است‌ و نیاز به‌ اطلاعات‌ زیادی‌دارد که‌ ممکن‌ است‌ به‌ آسانی‌ دردسترس‌ نباشد . شانون‌ به‌ به‌ نقل‌ از فازستو در کتاب‌ خود ذکر می‌ کند که‌توسعه‌ یک‌ مدل‌ خوب‌ برنامه‌ ریزی‌ شرکتها ممکن‌ است‌ 3 تا 10 سال‌ وقت‌ بخواهد .
شبیه‌ سازی‌ می‌ تواند چنین‌ وانمود کند که‌ وضعیت‌ جهان‌ واقعی‌ را به‌ دقت‌ نشان‌ می‌دهد ، در حالی‌ که‌واقعاً این‌ کار را نمیکند . چندین‌ مسئله‌ ذاتی‌ در شبیه‌ سازی‌ وجود دارند که‌ اگر به‌ درستی‌ حل‌ نشوند می‌ توانندنتایج‌ غلطی‌ را به‌ وجود آورند .
شبیه‌ سازی‌ دقیق‌ نبوده‌ و نمی‌ توان‌ درجه‌ این‌ بی‌ دقتی‌ را اندازه‌ گرفت‌ . تحلیل‌ حساسیت‌ مدل‌ نسبت‌ به‌تغییر مقدار پارارمترها تنها قسمتی‌ از این‌ مشکل‌ را حل‌ می‌ کند .
معمولا نتایج‌ شبیه‌ سازی‌ به‌ صورت‌ عددی‌ بوده‌ و با هر تعداد ارقام‌ اعشاری‌ که‌ آزمایشگر انتخاب‌ کند ،معین‌ می‌ شوند در نتیجه‌، خطر بزرگ‌ کردن‌ اعداد، یعنی‌ اعتبار دادن‌ بیش‌ از حد به‌ اعداد پیش‌ می‌ آید .
درنهایت‌ هر چند شبیه‌ سازی‌ روش‌ بسیار با ارزش‌ و مفید برای‌ حل‌ مسائل‌ است‌ ، ولی‌ به‌ طور حتم‌ راه‌ حل‌تمام‌ مسائل‌ مدیریت‌ نیست‌ . هنوز تا حد زیادی‌ توسعه‌ و استفاده‌ از مدلهای‌ شبیه‌ سازی‌ به‌ جای‌ اینکه‌ علم‌باشد هنر است‌ . بنابراین‌ مانند سایر هنرها تا حد زیادی‌ فن‌ ، موفقیت‌ یا شکست‌ را معین‌ نمی‌ کند بلکه‌ عامل‌تعیین‌ کننده‌ ، چگونگی‌ کار برد آن‌ است‌ .

منابع :
مبانی‌ شبیه‌ سازی‌ http://www.irandoc.ac.ir
شبیه سازی چیست؟ http://www.callwithme.ir
شبیه سازی انسان http://www.senmerv.com
شبیه سازی www.http://aftab.ir
شبیه سازی چیست؟ http://www.knowclub.com

[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:18 ب.ظ ] [ حسن ]

شبیه‌ سازی‌ زمان‌ خرابیهای‌ ماشین‌ شرکت‌ تولیدی‌ براساس‌ تجربه‌ ، تصور می‌ کند تعداد خرابیهای‌ ماشینهایش‌ بیش‌ از حداست‌ . مدیریت‌ شرکت‌می‌ خواهد رفتار فعلی‌ کار ( و خرابی‌ ) ماشین‌ ها را در یک‌ دور زمانی‌ طولانی‌ ، برای‌ درک‌ بهتر رفتار سیستم‌شبیه‌ سازی‌ کند . پرسنل‌ ستادی‌ شرکت‌ معتقدند که‌ زمان‌ بین‌ خرابیهای‌ ماشین‌ به‌ هفته‌ با تقریب‌ دارای‌ توزیع‌یکنواخت‌ به‌ صورت‌ 4<x<0 8f(x)=x است‌ . شکل‌ زیر نشان‌ دهنده‌ تابع‌ احتمال‌ پیوسته‌ است‌ که‌ در آن‌متغیر تصادفی‌ x نشان‌ دهندة‌ زمان‌ ( به‌ هفته‌ ) بین‌ خرابیها است‌ . مساحت‌ زیر منحنی‌ معرف‌ احتمال‌ وقوع‌متغیر تصافی‌ x است‌ بنابراین‌ ، مساحت‌ زیر منحنی‌ با یک‌ است‌ .
با محاسبه‌ سطح‌ زیر منحنی‌ از صفر تا هر مقداری‌ از متغیرتصادفی‌ x می‌ توان‌ احتمال‌ تجمعی‌ مقدار x راتعیین‌ کرد .ملاحظه‌ می‌ کنید که‌ دامنة‌ مقادیر متغیر تصادفی‌ x (4<x<0) با احتمالات‌ تجمعی‌ 1<F(x)<0 متناظراست‌. از این‌ رو برای‌ هر مقدار F (x) در فاصله‌ ( 1 و 0) مقداری‌ برای‌ x وجود دارد .
در مثال‌ قبل‌ متغیر تصادفی‌ گسسته‌ را با مقادیر مختلف‌ x را با دامنه‌ ای‌ از توزیع‌ تجمعی‌ x مربوط‌ می‌کردیم‌ . ولی‌ در حالتی‌ که‌ متغیر تصادفی‌ پیوسته‌ باشد ، رابطة‌ بین‌ x و تابع‌ توزیع‌ تجمعی‌ ، F(x) ، برقرارمی‌شود . پس‌ هر مقدار تابع‌ توزیع‌ تجمعی‌ متناظر با مقدار خاصی‌ از x است‌ بنابراین‌ ، هر عدد تصادفی‌ r(بین‌0 و 1 ) را می‌ توان‌ به‌ طور مستقیم‌ به‌ مقدار متناظر x آن‌ با استفاده‌ از تابع‌ توزیع‌ تجمعی‌ آن‌ ترجمه‌ کرد . چون‌F(x) در فاصله‌ ( 1 و 0 ) تعریف‌ می‌ شود وعدد تصادفی‌ نیز در همین‌ فاصله‌ ( 1 و 0) تعریف‌ می‌ شود ،داریم‌: 162r=F(x)= r= xچون‌ می‌ خواهیم‌ با اعداد تصادفی‌ r مقادیر متغیر تصادفی‌ x را به‌ دست‌ آوریم‌ ،ابتدا بایستی‌ ، معادله‌ را برای‌ x بر حسب‌ r حل‌ کنیم‌ لذا r 4x= بعداز به‌ دست‌ آوردن‌ عدد تصادفی‌ r ،جایگزینی‌ آن‌ در معادله‌r 4x= مقدار x متناظر آن‌ به‌ دست‌ می‌ آید . برای‌ مثال‌ ، اگر 25/0r = آنگاه‌ 2=xاست‌ . مولد فرایند r 4x= همان‌ کاری‌ را می‌ کند که‌ در مثال‌ متغیر گسسته‌ قبل‌ دامنه‌ برای‌ r انجام‌ می‌ داد .سپس‌ از مقادیرx درمدل‌ شبیه‌ سازی‌ همانند مثالهای‌ قبل‌ استفاده‌ می‌ شود .
با مراجعه‌ به‌ مثال‌ شرکت‌ تولیدی‌ ، به‌ یاد آورید که‌ متغیر تصادفی‌ پیوسته‌ x زمان‌ بین‌ خرابیها به‌ هفته‌ است‌ ومدیریت‌ علاقه‌ مند است‌ خرابیها را برای‌ یک‌ سال‌ شبیه‌ سازی‌ کند . اعداد تصادفی‌ که‌ در این‌ آزمایش‌بایداستفاده‌ شود باید بین‌ 0 تا 1 باشد ، اگر این‌ چنین‌ نبود باید اعداد را بر عددی‌ مناسب‌ تقسیم‌ کنیم‌ تا اعدادبین‌ 0 تا 1 بدست‌ آید . سپس‌ از این‌ مقادیر، استفاده‌ شده‌ تا مقادیر تصادفی‌ برای‌ x براساس‌ فرمول‌ تولید شودr 4x= نتایج‌ شبیه‌ سازی‌ درجدول‌ صفحه‌ بعد آمده‌ است‌ .
تعداد تجمعی‌ زمان‌ تجمعی‌ زمان‌ بین‌ خرابیهاxهفته r
خرابیها هفته‌ r =4x
1 68/2 68/2 45/0
2 48/6 80/3 90/0
3 15/10 67/3 84/0
4 80/11 65/1 17/0
5 24/15 44/3 74/0
6 12/19 88/3 94/0
7 18/20 06/1 07/0
8 73/21 55/1 15/0
9 53/22 80/ 04/0
10 76/24 23/2 31/0
11 82/25 06/1 07/0
12 80/29 98/3 99/0
13 74/33 94/3 97/0
14 16/37 42/3 73/0
15 60/38 44/1 133/0
16 30/39 70/ 03/0
17 45/42 15/3 62/0
18 19/45 74/2 47/0
19 17/49 98/3 99/0
20 63/52 46/3 75/0

شبیه‌ سازی‌ برای‌ 52 هفته‌ (یک‌ سال‌ ) بعد از 20 خرابی‌ صورت‌ گرفته‌ است‌ ، با استفاده‌ ازهمین‌ روش‌ ،شرکت‌ می‌ تواند خرابیهایی‌ ماشین‌ را برای‌ یک‌ دورة‌ طولانی‌ انجام‌ دهد .
کاربردهای‌ شبیه‌ سازی‌ اکنون‌ با توجه‌ به‌ مفهوم‌ شبیه‌ سازی‌ و توانایی‌ آن‌ در تجزیه‌ و تحلیل‌ سیستم‌ ها و کمک‌ به‌ حل‌ مسائل‌ آنها و ازطرفی‌ توجه‌ به‌ پیچیدگی‌ سیستم‌ هایی‌ که‌ در دنیای‌ واقعی‌ وجود دارند ، میتوان‌ به‌ راحتی‌ میزان‌ کاربرد فراوان‌شبیه‌ سازی‌ را حدس‌ زد البته‌ در این‌ زمینه‌ مطالعات‌ و بررسی‌ های‌ نیز انجام‌ شده‌ است‌ که‌ نتایج‌ حاصل‌ از آنهامطلب‌ فوق‌ را تآئید می‌ کنند . مثلا شانون‌ در کتاب‌ خود نتایج‌ حاصل‌ از بررسی‌ نمونه‌ای‌ را که‌ توسط‌ شانون‌ وبیلز از اعضای‌ دائمی‌ غیر دانشگاهی‌ انجمن‌ پژوهش‌ عملیاتی‌ آمریکا به‌ دست‌ آمده‌ را ذکر می‌ کند . حاصل‌ این‌نتایج‌ در جدول‌ صفحه‌ بعد نشان‌ داده‌ شده‌ است‌ .
مطلوبیت‌ فنون‌ پژوهش‌ عملیاتی‌ برای‌ افراد دست‌ اندرکار
نظریة‌ احتمال‌ ( و استنباط‌ آماری‌ ) 182/0
تحلیل‌ اقتصادی‌ ( کارایی‌ هزینه‌ ) 150/0
شبیه‌ سازی‌ 143/0
برنامه‌ ریزی‌ خطی‌ 12/0
کنترل‌ موجودی‌ ها 097/0
خط‌ انتظار ( صف‌ بندی‌ ) 085/0
تحلیل‌ شبکه‌ ای‌ ( ترتیب‌ دهی‌ ) 072/0
تحلیل‌ جایگذاری‌ 042/0
نظریه‌ بازی‌ ها 040/0
برنامه‌ ریزی‌ پریا 031/0
فنون‌ جستجو 020/0
برنامه‌ ریزی‌ غیر خطی‌ 018/0
00/1
می‌ بینم‌ برای‌ محققینی‌ که‌ عملا کار می‌ کنند ، تنها احتمال‌ و روش‌ کارایی‌ هزینه‌ است‌ که‌ از لحاظ‌ ارزش‌ یامطلوبیت‌ در مرتبة‌ بالاتری‌ از شبیه‌ سازی‌ قرار می‌ گیرند .
از دیگر مطالعات‌ و بررسی‌ هایی‌ که‌ در زمینه‌ کاربرد فنون‌ مختلف‌ تحقیق‌ درعملیات‌ انجام‌ شده‌ است‌ ،گزارش‌ تورین‌ است‌ . این‌ مطالعه‌ در مورد 500 شرکت‌ که‌ توسط‌ مجله‌ فورچون‌ به‌ عنوان‌ بزرگترین‌شرکتهای‌ عالم‌ معرفی‌ شده‌ بود ، صورت‌ گرفت‌ . نتیجة‌ این‌ مطالعات‌ درجدول‌ زیر آمده‌ است‌ .
کاربرد فنون‌ مختلف‌ تحقیق‌ در عملیات‌
« گزارش‌ تورین‌ »نام‌ فن‌ تعداد طرحها درصد استفاده‌
تحلیل‌ آماری‌* 63 29
شبیه‌ سازی‌ 54 25
برنامه‌ ریزی‌ خطی‌ 41 19
نظریه‌ موجودی‌ ها 13 6
نظریه‌ شبکه‌ ها 13 6
برنامه‌ ریزی‌ پویا 9 4
برنامه‌ ریزی‌ غیر خطی‌ 7 3
نظریه‌ صف‌ 2 1
برنامه‌ ریز ابتکاری‌ 2 1
گوناگون‌ 13 6
* شامل‌ احتمالات‌ ، رگریسون‌ ، تفریب‌ نمایی‌ ، نمونه‌ گیری‌ آماری‌، آزمون‌ فرض‌
علاوه‌ بر این‌ صرف‌ 74 میلیون‌ دلار در سال‌ مالی‌ 1986 برای‌ بررسیهای‌ شبیه‌ سازی‌ توسط‌ ارتش‌ آمریکاکاربرد شبیه‌ سازی‌ را بیشتر آشکار می‌ کند . بنابراین‌ با وجود ظرافت‌ و نداشتن‌ پیچیدگی‌ ریاضی‌ ، شبیه‌ سازی‌یکی‌ از پر مصرفترین‌ فنون‌ کمی‌ است‌ که‌ در حل‌ مسائل‌ مدیریت‌ به‌ کار می‌ رود .
مزایا و معایب‌ شبیه‌ سازی‌ ( شبیه‌ سازی‌ کامپیوتری‌)
در سراسر بحث‌ از مزایا شبیه‌ سازی‌ به‌ نوعی‌ یاد شده‌ است‌ . در اینجا بعضی‌ از مزایای‌ شبیه‌ سازی‌ را فهرست‌وار عنوان‌ می‌ کنیم‌ :
داشتن‌ قدرت‌ فشردن‌ زمان‌ . بدین‌ ترتیب‌ که‌ به‌ وسیله‌ شبیه‌ سازی‌ ممکن‌ است‌ چندین‌ سال‌ از فعالیت‌یک‌ سیستم‌ را در چند ثانیه‌ ملاحظه‌ و بررسی‌ نمود . در نتیجه‌، بررسی‌ کننده‌ قادر است‌ چندین‌ طرح‌ از یک‌سیستم‌ را در یک‌ فرصت‌ کوتاه‌ مطالعه‌ نموده‌ و نتاج‌ عملکرد آنها را مقایسه‌ نماید .
داشتن‌ قدرت‌ گسترش‌ زمان‌. به‌ وسیله‌ جمع‌ آوری‌ آمار و اطلاعات‌ لازم‌ در برنامه‌ شبیه‌ سازی‌ ، بررسی‌کننده‌ قادر است‌ جزئیات‌ تغییراتی‌ که‌ در زمان‌ واقعی‌ قابل‌ مشاهده‌ نیستند مطالعه‌ کند . بعبارتی‌ دیگر تغییراتی‌که‌ بعلت‌ بالا بودن‌ سرعت‌ ایجاد آنها در سیستم‌ واقعی‌ قابل‌ مشاهده‌ یا مطالعه‌ نمی‌ باشند ، در این‌ روش‌ قابل‌کنترل‌ و بررسی‌ هستند. این‌ عمل‌ با کمک‌ کند نمودن‌ زمان‌ در مدل‌ صورت‌ می‌ گیرد مانند کند نمودن‌ سرعت‌حرکت‌ یک‌ فیلم‌ برای‌ بررسی‌ حرکت‌ هایی‌ که‌ در حال‌ عادی‌ قابل‌ دقت‌ و بررسی‌ نیستند .
در یک‌ بررسی‌ گاه‌ لازم‌ است‌ که‌ حرکت‌ زمان‌ را متوقف‌ کرده‌ و نتایج‌ بدست‌ آمده‌ تا این‌ لحظه‌ را مطالعه‌نمود و پس‌ از تصمیم‌ های‌ لازم‌ بررسی‌ را از همان‌ نقطه‌ توقف‌ یا از سر گرفت‌ . لازمه‌ این‌ نیاز، این‌ است‌ که‌ تمام‌پدیده‌ های‌ وابسته‌ به‌ سیستم‌ وضعیت‌ خود را تاشروع‌ مجدد بررسی‌ و آزمایش‌ دقیقاً حفظ‌ کنند . این‌ امکان‌فقط‌ در شبیه‌ سازی‌ ممکن‌ است‌ .
شبیه‌ سازی‌ این‌ امکان‌ را به‌ تحلیل‌ گر می‌ دهد که‌ یک‌ آزمایش‌ یا بررسی‌ را با حفظ‌ کلیه‌ شرایط‌ اولیه‌ ورفتار سیستم‌ بوسیله‌ یک‌ برنامه‌ تکرار کند . در هر یک‌ از دفعات‌ تکرار، تنها مقادیر بعضی‌ از پارامترها را به‌منظور دریافت‌ اثر آنها بر رفتار سیستم‌ و نتایج‌ حاصل‌ تغییر می‌ دهد .
شبیه‌ سازی‌ قادر به‌ بررسی‌ تغییرات‌ جدید در سیستم‌ های‌ موجود و مطالعه‌ سیستم‌ هایی‌ که‌ در مرحله‌طرح‌ می‌ باشند و هنوز هیچ‌ گونه‌ امکانات‌ ، سرمایه‌ و زمان‌ برای‌ پیشرفت‌ یا ایجاد فیزیکی‌ آنها صرف‌ نشده‌است‌ . همچنین‌ بررسی‌ و آزمایش‌ سیستمهای‌ فرضی‌ که‌ احیاناً ایجاد و مطالعه‌ آنها بوسیله‌ روش‌ های‌ دیگرغیر ممکن‌ یا خطر ناک‌ می‌ باشد با این‌ روش‌ امکان‌ پذیر است‌. و اما معایب‌ شبیه‌ سازی‌ را می‌ توان‌ چنین‌ عنوان‌کرد :
ایجاد و توسعه‌ یک‌ مدل‌ خوب‌ شبیه‌ سازی‌ اغلب‌ گران‌ و محتاج‌ زمان‌ است‌ و نیاز به‌ اطلاعات‌ زیادی‌دارد که‌ ممکن‌ است‌ به‌ آسانی‌ دردسترس‌ نباشد . شانون‌ به‌ به‌ نقل‌ از فازستو در کتاب‌ خود ذکر می‌ کند که‌توسعه‌ یک‌ مدل‌ خوب‌ برنامه‌ ریزی‌ شرکتها ممکن‌ است‌ 3 تا 10 سال‌ وقت‌ بخواهد .
شبیه‌ سازی‌ می‌ تواند چنین‌ وانمود کند که‌ وضعیت‌ جهان‌ واقعی‌ را به‌ دقت‌ نشان‌ می‌دهد ، در حالی‌ که‌واقعاً این‌ کار را نمیکند . چندین‌ مسئله‌ ذاتی‌ در شبیه‌ سازی‌ وجود دارند که‌ اگر به‌ درستی‌ حل‌ نشوند می‌ توانندنتایج‌ غلطی‌ را به‌ وجود آورند .
شبیه‌ سازی‌ دقیق‌ نبوده‌ و نمی‌ توان‌ درجه‌ این‌ بی‌ دقتی‌ را اندازه‌ گرفت‌ . تحلیل‌ حساسیت‌ مدل‌ نسبت‌ به‌تغییر مقدار پارارمترها تنها قسمتی‌ از این‌ مشکل‌ را حل‌ می‌ کند .
معمولا نتایج‌ شبیه‌ سازی‌ به‌ صورت‌ عددی‌ بوده‌ و با هر تعداد ارقام‌ اعشاری‌ که‌ آزمایشگر انتخاب‌ کند ،معین‌ می‌ شوند در نتیجه‌، خطر بزرگ‌ کردن‌ اعداد، یعنی‌ اعتبار دادن‌ بیش‌ از حد به‌ اعداد پیش‌ می‌ آید .
درنهایت‌ هر چند شبیه‌ سازی‌ روش‌ بسیار با ارزش‌ و مفید برای‌ حل‌ مسائل‌ است‌ ، ولی‌ به‌ طور حتم‌ راه‌ حل‌تمام‌ مسائل‌ مدیریت‌ نیست‌ . هنوز تا حد زیادی‌ توسعه‌ و استفاده‌ از مدلهای‌ شبیه‌ سازی‌ به‌ جای‌ اینکه‌ علم‌باشد هنر است‌ . بنابراین‌ مانند سایر هنرها تا حد زیادی‌ فن‌ ، موفقیت‌ یا شکست‌ را معین‌ نمی‌ کند بلکه‌ عامل‌تعیین‌ کننده‌ ، چگونگی‌ کار برد آن‌ است‌ .

منابع :
مبانی‌ شبیه‌ سازی‌ http://www.irandoc.ac.ir
شبیه سازی چیست؟ http://www.callwithme.ir
شبیه سازی انسان http://www.senmerv.com
شبیه سازی www.http://aftab.ir
شبیه سازی چیست؟ http://www.knowclub.com

[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:17 ب.ظ ] [ حسن ]

مثالهایی‌ از شبیه‌ سازی‌ در این‌ قسمت‌ به‌ منظور درک‌ مفهوم‌ شبیه‌ سازی‌ چند مثال‌ شبیه‌ سازی‌ را ذکر می‌کنیم‌ .
شبیه‌ سازی‌ یک‌ سیستم‌ موجودی‌ انبار با تقاضا و زمان‌ تأخیر احتمالی‌
تقاضای‌ هفتگی‌ برای‌ یک‌ توزیع‌ کنندة‌ تجهیزات‌ الکتریکی‌ ، متغیر تصادفی‌ گسسته‌ای‌ است‌ که‌ توزیع‌ احتمال‌آن‌ به‌ شکل‌ جدول‌ زیر است‌ .
احتمال‌تقاضا تقاضای‌ هر هفته
P(X) X
0/2 14
0/4 15
0/2 16
0/1 17
0/1 18
در این‌ جدول‌ ، P)X)احتمال‌ آن‌ است‌ که‌ تقاضا برای‌ این‌ کالا در هفته‌ای‌ مشخص‌ X باشد . این‌ توزیع‌ کننده‌ ،تجهیزات‌ مورد نیاز خود را به‌ وسیله‌ سفارش‌ از تولید کننده‌ تهیه‌ کند . از طرفی‌ بین‌ زمان‌ صدور سفارش‌ تازمانی‌ که‌ تجهیزات‌ را دریافت‌ می‌کند ، زمان‌ تأخیری‌ وجود دارد . که‌ این‌ زمان‌ تأخیر ثابت‌ نبوده‌ بلکه‌ یک‌ متغیرتصادفی‌ گسسته‌ است‌ که‌ توزیع‌ احتمال‌ آن‌ در زیر نشان‌ داده‌ شده‌ است‌ .
احتمال‌زمان‌تأخیر زمان‌ تأخیر بر حسب‌ هفته
P(Y) Y
6/0 2
3/0 3
1/0 4
00/1
هدف‌ توزیع‌ کننده‌ آن‌ است‌ که‌ تعداد بهینة‌ سفارش‌ را به‌ اضافة‌ زمانی‌ که‌ باید سفارش‌ داده‌ شود ( نقطه‌ سفارش‌مجدد) مشخص‌ کند . تصمیم‌ بهینه‌ ، تصمیمی‌ خواهد بود که‌ موجب‌ حداقل‌ هزینه‌های‌ کل‌ انبار شود . توزیع‌کننده‌ پارامترهای‌ هزینه‌ زیر را تعیین‌ کرده‌ است‌ : هزینه‌ هر بار سفارش‌ (Co) 150 تومان‌ ، هزینه‌ انبار داری‌(Cc) برای‌ هر واحد در هفته‌ 1 تومان‌ و در صورت‌ کمبود کالا برای‌ پاسخگوئی‌ به‌ تقاضا تامین‌ نشده‌ به‌ ازای‌ هرواحد 100 تومان‌ است‌ (هزینه‌ کمبود (Cs).
توجه‌ کنید که‌ طول‌ هر پاره‌ خط‌ عمودی‌ در هر پله‌ دقیقاً متناظر با احتمال‌ کمیتی‌ از تقاضا ، P(X) ، است‌ .برای‌ مثال‌ ، در قسمت‌ بالای‌ نمودار ، پاره‌ خط‌ عمودی‌ که‌ مستقیماً بالای‌ مقدار 18 قرار دارد ، دارای‌ احتمالی‌بین‌ 9/0 تا 0/1 است‌ . این‌ دامنه‌ با احتمال‌ تقاضای‌ 18 ترمینال‌ کامپیوتری‌ ، 1/0 = (18)p متناظر است‌ . همین‌قضیه‌ برای‌ تقاضاهای‌ دیگر نیز صادق‌ است‌ .
بنابراین‌ ، تابع‌ تجمعی‌ X ، شامل‌ چندین‌ دامنه‌ است‌ که‌ هر دامنه‌ متناظر با میزان‌ مشخصی‌ از تقاضا است‌ .همین‌ مطلب‌ برای‌ زمان‌ تأخیر و احتمال‌ آن‌ نیز صادق‌ است‌ . حال‌ اگر اعداد تصادفی‌ مانند 1rو 2r را بتوان‌ بین‌ 0تا 1 تولید کرد ، در این‌ صورت‌ با توجه‌ به‌ اینکه‌ این‌ عدد های‌ تصادفی‌ در کجا قرار گیرند می‌توان‌ مقدار متناظرتقاضا و زمان‌ تأخیر را روی‌ محور افقی‌ مشخص‌ کرد . برای‌ مثال‌ مقدار 76/0=1r در دامنه‌ 8/0<F(x)<6/0قرار می‌گیرد. پس‌ تقاضای‌ متناظر آن‌ 16 واحد است‌ که‌ از روی‌ محور افقی‌ پیدا می‌شود. بنابراین‌ ، با انتخاب‌مقادیر تصادفی‌ 1r و2r می‌توان‌ مقادیر x وy را به‌ صورت‌ تصادفی‌ براساس‌ توزیع‌ احتمال‌ تقاضا و زمان‌ تاخیرتولید کرد . برای‌ تولید اعداد تصادفی‌ از جدول‌ اعداد تصادفی‌ استفاده‌ شده‌ است‌ .
دامنه‌ اعداد تصادفی r1 دامنه‌ توزیع‌ تجمعی F(x) احتمال‌ تقاضا (P(x) تقاضا x
19 - 00 19/0 - 0/00 2/0 14
59 - 20 59/0 - 20/0 4/0 15
79 - 60 79/0 - 60/0 2/0 16
89 - 80 89/0 - 80/0 1/0 17
99 - 90 99/0 - 90/0 0/11/0 18
برای‌ مثال‌ توجه‌ کنید که‌ اولین‌ دامنه‌ r1 شامل‌20 مقدار ممکن‌ است‌ ، یعنی‌ از 00 تا 019 این‌ دامنه‌ متناظر بااحتمال‌ تقاضای‌ 14 = x است‌ .
دامنه‌ اعداد تصادفی‌
r2 دامنه‌ توزیع‌ تجمعی
p(y) احتمال‌ زمان‌ تأخیر
(y)p زمان‌ تأخیر(هفته‌)
y
59 - 00 59/ - 00/ 60/ 2
89 - 60 89/ - 60/ 30/ 3
99 - 90 99/ - 90/ 10/ 4
00/1

توجه‌ کنید که‌ برای‌ مقادیر r1 و r2 ما 100 عدد تصادفی‌ که‌ احتمال‌ انتخاب‌ شدن‌ همه‌ آنها مساوی‌ ( 01/0)است‌ ، انتخاب‌ می‌ کنیم‌ . با توجه‌ به‌ این‌ تعداد اعداد و دامنة‌ r1و r2 ، این‌ دامنه‌ ها همان‌ احتمال‌ مربوطه‌ رامشخص‌ می‌ کنند . مثلا زمان‌ تأخیر 2 هفته‌ احتمالش‌ 60/0 است‌ و تعداد اعداد بین‌ 0 تا 59 می‌ شود 60 عددکه‌ احتمال‌ آن‌ نسبت‌ به‌ کل‌ اعداد ( 100) همان‌ 60/0 است‌ .
چون‌ هدف‌ تجزیه‌ و تحلیل‌ انبار ، تعیین‌ تعداد بهینه‌ سفارش‌ و بهترین‌ زمان‌ سفارش‌ ( نقطه‌ سفارش‌ مجدد)است‌ ، آزمایش‌ شبیه‌ سازی‌ را با انتخاب‌ تعداد سفارش‌ ونقطه‌ سفارش‌ خاصی‌ شروع‌ می‌ کنیم‌ . شبیه‌ سازی‌ رابا تعداد سفارش‌ 40 ترمینال‌ ( 40 = Q ) در هر بار سفارش‌ ونقطه‌ سفارش‌ مجدد 30 ترمینال‌ ( 30 = R )شروع‌ می‌ کنیم‌ . پس‌ هر موقع‌ موجودی‌ انبار کمتر یا مساوی‌ 30 ترمینال‌ باشد ، ما 40 عدد سفارش‌ می‌ دهیم‌ .
به‌ تعویق‌ انداختن‌ سفارش‌ در زمان‌ کمبود مجاز نیست‌ . وقتی‌ در هفته‌ n ام‌ سفارشی‌ داده‌ می‌ شود ، در هفته‌
n + y (که‌ yزمان‌ تأخیر است‌ ) سفارش‌ دریافت‌ می‌ شود . دراین‌ مثال‌ شرایط‌ شروع‌ شبیه‌ سازی‌ با فرض‌20 ترمینال‌ کامپیوتری‌ در انبار شروع‌ شده‌ تا به‌ شرایط‌ واقعی‌ نزدیکتر باشد .
آزمایش‌ شبیه‌ سازی‌ با 40 = Q و 30 = R

center

آزمایش‌ شبیه‌ سازی‌ که‌ در جدول‌ فوق‌ انجام‌ شده‌ را به‌ طور خلاصه‌ توضیح‌ می‌ دهیم‌ تا مراحل‌ آن‌ روشن‌ شود1 - یک‌ عدد تصادفی‌ ، r1 از جدول‌ اعداد تصادفی‌ انتخاب‌ می‌ شود . این‌ مقدار 00 است‌ با توجه‌ به‌ دامنه‌ ای‌که‌ قبلا برای‌ تعداد تصادفی‌ تقاضا تشکیل‌ دادیم‌ ، ملاحظه‌ می‌ کنید که‌ 00 متناظر با تقاضای‌ 14 ترمینال‌ است‌ .
2 - با کم‌ کردن‌ 14 واحد تقاضا از سطح‌ موجودی‌ 20 واحدی‌ ، موجودی‌ پایان‌ هفته‌ 6 واحد می‌ شود این‌مقدار زیر نقطه‌ سفارش‌ مجدد 30 واحدی‌ است‌ ، بنابراین‌ سفارش‌ جدیدی‌ داده‌ می‌ شود .
3 - دومین‌ عدد تصادفی‌ 2r از جدول‌ اعداد تصادفی‌ انتخاب‌ می‌ شود مقدار آن‌ 46 بوده‌ که‌ متناظر با زمان‌تأخیر 2 هفته‌ است‌ ، بنابراین‌ سفارش‌ 40 عددی‌ از تولید کننده‌ در هفته‌ 3 ( یعنی‌ 3 = 2 + 1 ( n + y =خواهد رسید .
4 - چون‌ یک‌ سفارش‌ داده‌ شده‌ است‌ ، هزینه‌ سفارش‌ )o( c 150 تومان‌ می‌ شود موجودی‌ پایان‌ هفته‌ 6واحد است‌ لذا هزینه‌ انبارداری‌ )c( C نداریم‌ هزینه‌ کل‌ انبارداری‌ برای‌ هفته‌ اول‌ 156 تومان‌ خواهد رسید .
همین‌ مراحل‌ نیز برای‌ 9 هفته‌ باقیمانده‌ تکرار شده‌ است‌ درپایان‌ هزینه‌ کل‌ انبارداری‌ 1858 تومان‌ است‌ که‌متوسط‌ هزینه‌ انبارداری‌ هر هفته‌ 8/185 تومان‌ ( 10 1858 ) خواهد شد .
گرچه‌ این‌ آزمایش‌ نحوة‌ عمل‌ یک‌ شبیه‌ سازی‌ پیچیده‌ انبار را برای‌ چند متغیر تصادفی‌ بخوبی‌ نشان‌ میدهد، ولی‌ نافص‌ است‌ . معمولا شبیه‌ سازی‌ 10 دوره‌ ای‌ خیلی‌ کم‌ است‌ و نمی‌ توان‌ از آن‌ ، حالت‌ پایدار واقعی‌رانتیجه‌ گرفت‌ . شبیه‌ سازی‌ 1000 دوره‌ ای‌ مناسبتراست‌ ، متوسط‌ هزینه‌ هفتگی‌ انبار، هزینه‌ ای‌ است‌ که‌ فقط‌با یک‌ نمونه‌ ( سفارش‌ 40 و نقطه‌ سفارش‌ 30 واحدی‌ ) حاصل‌ شده‌ است‌ . همچنین‌ این‌ آزمایش‌ تنها معرف‌قسمتی‌ از یک‌ آزمایش‌ کامل‌ شبیه‌ سازی‌ است‌ . برای‌ تکمیل‌ آزمایش‌ شبیه‌ سازی‌ ، چند آزمایش‌ شبیه‌ سازی‌، هر کدام‌ با ترکیب‌ های‌ مختلف‌ QوR ضرورت‌ دارد . ترکیبی‌ از RوQ که‌ به‌ حداقل‌ هزینه‌ کل‌ منتهی‌ شودمبین‌ بهترین‌ سیاست‌ انبارداری‌ است‌ . بدیهی‌ است‌ که‌ اجرای‌ آزمایش‌ به‌ صورت‌ دستی‌ برای‌ ترکیب‌ های‌مختلف‌ QوR برای‌ تعیین‌ بهترین‌ سیاست‌ انبارداری‌ عملا غیر ممکن‌ است‌ . تکرار آزمایشها برای‌ 1000هفته‌ بجای‌ 10 هفته‌ ، روزها وقت‌ می‌ گیرد ، شبیه‌ سازی‌ واقعی‌ بایستی‌ ، با کامپیوتر انجام‌ شود . تنها چند ثانیه‌طول‌ خواهد کشید که‌ کامپیوتر کل‌ این‌ شبیه‌ سازی‌ را انجام‌ دهد . به‌ هر حال‌ این‌ مثال‌ مختصر و خیلی‌ ساده‌ نیازبه‌ شبیه‌ سازی‌ را هنگامی‌ که‌ پیچیدگی‌ مسأله‌ جوابهای‌ تحلیلی‌ را غیر ممکن‌ می‌ سازد ، نشان‌ می‌ دهد. این‌واقعیت‌ که‌ QوR به‌ همدیگر وابسته‌ اند وهر دو باید به‌ صورت‌ همزمان‌ در تعیین‌ سیاست‌ بهینه‌ دخالت‌ داده‌شوند و این‌ واقعیت‌ که‌ هم‌ تقاضای‌ محصول‌ و هم‌ زمان‌ تأخیر دریافت‌ سفارش‌ متغیرهای‌ تصادفی‌ هستند ،حاکی‌ از آن‌ هستند که‌ مسائلی‌ وجود دارد که‌ تحلیل‌ آنها با هر نوع‌ روش‌ محاسباتی‌ بجز شبیه‌ سازی‌ غیرممکن‌ است‌ . مثالی‌ که‌ ارائه‌ شد و دارای‌ متغیرهای‌ تصادفی‌ با توزیعهای‌ احتمال‌ گسسته‌ بود . در اغلب‌ موارداستفاده‌ از متغیر تصادفی‌ پیوسته‌ به‌ واقعیت‌ نزدیکتر است‌ . در اینجا مثالی‌ از شبیه‌ سازی‌ با متغیر تصادفی‌پیوسته‌ را ذکر می‌ کنیم‌ .
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:16 ب.ظ ] [ حسن ]

زبانهای شبیه سازیGpss III
Gpss را ابتدا در آغاز دهه‌ 1960 فردی‌ به‌ نام‌ جی‌.جردن‌ برای‌ شرکت‌ آی‌.بی‌.ام‌ ساخت‌ . III Gpssسومین‌ نسخه‌ این‌ زبان‌ ، برنامه‌ ای‌ دو قسمتی‌ است‌ که‌ نیازمند به‌ کارگیری‌ همگردان‌ است‌ . قسمت‌ اوّل‌ یک‌برنامه‌ مونتاژ است‌ که‌ توصیف‌ کننده‌های‌ سیستم‌ را به‌ صورت‌ دادة‌ قسمت‌ دوم‌ تبدیل‌ می‌کند . قسمت‌ دوم‌شبیه‌ سازی‌ را انجام‌ می‌دهد . Gpss III به‌ برنامه‌ نویسی‌ به‌ مفهوم‌ معمول‌ آن‌ نیاز ندارد . مدل‌ سیستم‌ بااستفاده‌ از دستور العملهای‌ مستطیلی‌ ساخته‌ می‌شود . استفاده‌ از Gpss به‌ هیچ‌ گونه‌ دانش‌ قبلی‌ در موردبرنامه‌ نویسی‌ کامپیوتری‌ نیاز ندارد .
DYNAMO
دینامو در سال‌ 1959 در دانشگاه‌ ام‌.آی‌.تی‌ توسط‌ فیلیس‌ فوکس‌ و الکساندر رال‌ پو تدوین‌ شد. این‌زبان‌ به‌ عنوان‌ محصولی‌ که‌ به‌ وسیله‌ جی‌.دبیلو.فرستر برای‌ تحلیل‌ رفتار جامع‌ سیستمهای‌ صنعتی‌ درمقیاس‌ وسیع‌ طراحی‌ شده‌ ، به‌ وجود آمده‌ است‌ . دینامو یک‌ برنامه‌ کامپیوتری‌ است‌ که‌ مدل‌ به‌ صورت‌مجموعه‌ معادلات‌ توصیف‌ کنندة‌ نشان‌ داده‌ می‌شود . سپس‌ رفتار سیستم‌ ، با ارزیابی‌ مستمر معادلات‌ در طول‌زمان‌ ، شبیه‌ سازی‌ می‌شود . از این‌ زبان‌ به‌ صورت‌ مؤثر در مدلسازی‌ و اقتصاد سنجی‌ و شبیه‌ سازی‌سیستمهای‌ پیچیدة‌ صنعتی‌ و همچنین‌ برنامه‌ ریزی‌ سیستمهای‌ شهری‌ ـ اجتماعی‌ استفاده‌ می‌شود . این‌ زبان‌نیز مانند Gpss به‌ دانش‌ برنامه‌ نویسی‌ نیاز ندارد .
GASP IV
این‌ زبان‌ را در سال‌ 1973 ای‌.آلن‌.بی‌. پریتسکر و نیکولاس‌ آر.هرست‌ ساختند و به‌ جای‌ زبان‌GASP II ـ که‌ کاملاً یک‌ زبان‌ شبیه‌ سازی‌ متغیرهای‌ گسسته‌ بود ـ جایگزین‌ شده‌ است‌ . زبان‌ GASP II نتیجه‌کار فیلیپ‌ جی‌ کیویات‌ در شرکت‌ فولاد آمریکا بود . تفاوت‌ عمدة‌ بین‌ GASP II و GASP IV توانایی‌اضافی‌ GASP IV در شبیه‌ سازی‌ متغیرهای‌ پیوسته‌ علاوه‌ بر متغیرهای‌ گسسته‌ است‌ . این‌ زبان‌ توانایی‌ اجرای‌ترکیبی‌ از متغیرهای‌ پیوسته‌ و گسسته‌ را داراست‌ . این‌ زبان‌ کاملاً به‌ زبان‌ فورترن‌ IV نوشته‌ شده‌ و در هرکامپیوتری‌ با همگردان‌ فورترن‌ قابل‌ استفاده‌ و این‌ یکی‌ از ویژگی‌های‌ جذاب‌ و بی‌نظیر آن‌ است‌ . این‌ زبان‌ ازچندین‌ برنامه‌ فرعی‌ فورترن‌ تشکیل‌ شده‌ که‌ هر یک‌ وظیفة‌ خاصی‌ را در شبیه‌ سازی‌ انجام‌ می‌دهند ، یک‌برنامه‌ نویس‌ می‌تواند GASP IV را طوری‌ تغییر داده‌ و اصلاح‌ کند که‌ با خصوصیات‌ مورد علاقه‌ خود که‌ دربرنامه‌ لحاظ‌ نشده‌ است‌ ، منطبق‌ شود .
SIMSCRIPT
simscript را در اوایل‌ دهة‌ 1960 هری‌ مارکویتز در شرکت‌ راند به‌ عنوان‌ یک‌ زبان‌ برنامه‌ نویسی‌ به‌ وجودآورد . گرچه‌ در ابتدا برای‌ تجزیه‌ و تحلیلهای‌ شبیه‌ سازی‌ طراحی‌ شد ، ولی‌ می‌توان‌ از آن‌ به‌ عنوان‌ یک‌ زبان‌برای‌ مقاصد کلی‌ و عمومی‌ استفاده‌ کرد . این‌ زبان‌ ، یک‌ زبان‌ قدرتمند شبیه‌ سازی‌ است‌ که‌ در آن‌ از واژه‌های‌انگلیسی‌ استفاده‌ نشده‌ است‌ و به‌ هیچ‌ گونه‌ کد کردن‌ خاصی‌ نیاز ندارد و برای‌ استفاده‌ از آن‌ هم‌ به‌ یک‌ زبان‌واسطة‌ همچون‌ فورترن‌ ، نیازی‌ نیست‌ .
Q-GERT
این‌ زبان‌ برای‌ مدلسازی‌ شبکه‌ و خصوصاً تحلیل‌ سیستمهای‌ صف‌ مناسب‌ است‌ . این‌ زبان‌ را پریتسکردر طی‌ دهة‌ 1965 ساخت‌ . GERT علامت‌ اختصاری‌ برای‌ تکنیک‌ ارزیابی‌ و بازنگری‌ با استفاده‌ از نموداراست‌ . تفاوت‌ عمدة‌ بین‌ Q-GERT و GERT در این‌ است‌ که‌ Q-GERT توانایی‌ وارد نمودن‌ خدمت‌ دهندگان‌ وصفها را در مدل‌ شبکه‌ دارد . علاوه‌ بر این‌ به‌ استفاده‌ کننده‌ (کاربر) امکان‌ می‌دهد که‌ مسیر نهاده‌های‌ خاصی‌ رادر طول‌ جریان‌ سیستم‌ پیگیری‌ کند . از زبانهای‌ که‌ در این‌ قسمت‌ معرفی‌ شد، Q-GERT ساده‌ترین‌ زبان‌ شبیه‌سازی‌ برای‌ کاربران‌ است‌ .
SLAM
SLAM برمبنای‌ زبان‌ فورترن‌ بنا نهاده‌ شده‌ و آن‌ را پریتسکر به‌ وجود آورده‌ است‌ . امکان‌ استفاده‌ از این‌ زبان‌ درمدلهای‌ شبکه‌ ، مدلهای‌ با حوادث‌ گسسته‌ ، مدلهای‌ حوادث‌ پیوسته‌ و ترکیبی‌ از این‌ سه‌ مدل‌، وجود دارد .
SLAM علامت‌ اختصاری‌ «زبان‌ شبیه‌ سازی‌ برای‌ مدلسازی‌ جایگزین‌» است‌ . SLAM به‌ دلیل‌ توان‌ ترکیب‌مدلهای‌ شبکه‌، حوادث‌ گسسته‌ و پیوسته‌ به‌ کاربر امکان‌ می‌دهد تا مدلهای‌ دیگری‌ را توسعه‌ دهد . این‌ زبان‌محصول‌ زبانهای‌ GERT و GASPIV است‌ که‌ به‌ وسیله‌ پریتسکر به‌ وجود آمده‌ است‌ .
7 ـ تعیین‌ اعتبار: این‌ مرحله‌ از مهمترین‌ و معمولاً مشکلترین‌ مراحل‌ شبیه‌ سازی‌ است‌ . تعیین‌ اعتبار عبارت‌ ازفرآیند اطمینان‌ دادن‌ به‌ استفاده‌ کنندة‌ مدل‌، تا آن‌ سطح‌ که‌ بپذیرد هر گونه‌ استنباط‌ حاصل‌ از شبیه‌ سازی‌ دربارة‌سیستم‌ ، صحیح‌ است‌ . به‌ عبارتی‌ دیگر تعیین‌ اعتبار یعنی‌ پاسخ‌ دادن‌ به‌ این‌ سؤال‌ که‌ «آیا مدل‌ ساخته‌ شده‌رفتار سیستم‌ واقعی‌ را بدرستی‌ شبیه‌ سازی‌ می‌کند یا خیر؟» بنابراین‌ آنچه‌ که‌ به‌ ما مربوط‌ می‌شود قابل‌ اعتباربودن‌ مدل‌ است‌ ، نه‌ حقیقت‌ ساختار آن‌. تعیین‌ اعتبار مدل‌ بیش‌ از حد مهم‌ است‌ ، زیرا شبیه‌ سازی‌ ها معمولاًواقعی‌ جلوه‌ کرده‌ و مدلسازها و استفاده‌ کنندگان‌ به‌ راحتی‌ آنها را باور می‌کنند. مفروضاتی‌ که‌ در شبیه‌ سازی‌هابه‌ کار می‌رود اغلب‌ از دید یک‌ شخص‌ عادی‌ و حتی‌ گاهی‌ از دید مدلساز نیز پنهان‌ می‌ماند. در نتیجه‌ ، اگرمراحل‌ تعیین‌ اعتبار و ارزیابی‌ ، به‌ دقت‌ و به‌ طور کامل‌ انجام‌ نگیرد ، ممکن‌ است‌ نتایج‌ غلط‌ با اثرات‌ خطرناک‌پذیرفته‌ شود . در تعیین‌ اعتبار مدل‌ یک‌ سؤال‌ مطرح‌ می‌شود و آن‌ این‌ است‌ که‌ ضابطه‌ اندازه‌ گیری‌ تطابق‌ رفتارمدل‌ با رفتار سیستم‌ چیست‌ و چگونه‌ از آن‌ استفاده‌ می‌شود. معمولاً دو روش‌ برای‌ آزمایش‌ رفتار مدلهای‌شبیه‌ سازی‌ بکار می‌رود :
الف‌ ) در مواقعی‌ که‌ ارقام‌ و نتایج‌ رفتار سیستم‌ واقعی‌ در دست‌ می‌باشد ، مقادیر و نتایج‌ مشابه‌ بدست‌ آمده‌ ازبررسی‌ مدل‌ را با آنها مقایسه‌ می‌کنند .
ب‌ ) دقت‌ مدل‌ را در پیش‌ بینی‌ و تعیین‌ مقادیر پارامترها و متغیرهای‌ سیستم‌ در آینده‌ مورد بررسی‌ قرارمی‌دهند . برای‌ تعیین‌ اعتبار مطمئن‌ و دقیق‌ مدل‌ بحث‌ ها و بررسی‌های‌ زیادی‌ صورت‌ گرفته‌ و نظریه‌های‌متعددی‌ بیان‌ گردیده‌ است‌. پرداختن‌ به‌ این‌ نظریه‌ ها خارج‌ از محدوده‌ این‌ مجموعه‌ است‌ و لذا در اینجا فقط‌ به‌ذکر مراحل‌ یک‌ روش‌ تعیین‌ اعتبار می‌پردازیم‌ . این‌ مراحل‌ عبارتند از :
الف‌ ـ در مرحله‌ اول‌ ، اساسی‌ که‌ مدل‌ بر پایه‌ آنها بنا شده‌ است‌ باید مشخص‌ گردد . این‌ اساس‌ شامل‌ یک‌ سری‌واقعیات‌ غیر قابل‌ انکار و یک‌ سری‌ فرضیات‌ است‌ که‌ در هنگام‌ شناخت‌ و تعریف‌ سیستم‌ تعیین‌ شده‌اند. برای‌این‌ تشخیص‌ ، مدلساز از اطلاعات‌ خود راجع‌ به‌ سیستم‌ واقعی‌ یا سیستم‌های‌ مشابهی‌ که‌ شبیه‌ سازی‌ شده‌انداستفاده‌ خواهد کرد . مدلساز فرضیات‌ را از بدیهیات‌ غیر قابل‌ انکار بازشناخته‌ و از بین‌ آنها فرضیاتی‌ را که‌ قابل‌آزمایش‌ هستند انتخاب‌ می‌کند. دلیل‌ این‌ انتخاب‌ این‌ است‌ که‌ در شبیه‌ سازی‌ مواردی‌ وجود دارد که‌ آزمون‌یک‌ فرض‌، گاه‌ غیر ممکن‌ و یا بسیار مشکل‌ است‌ . در این‌ گونه‌ موارد ، با این‌ استدلال‌ که‌ فرضیه‌ غیر قابل‌آزمایش‌ بی‌معنی‌ است‌ ، کنار گذاشته‌ می‌شود و یا آنرا بصورت‌ موقتی‌ قبول‌ کرده‌ و در عین‌ حال‌ به‌ جستجوی‌فرضیه‌ قابل‌ آزمایشی‌ پرداخته‌ می‌شود .
ب‌ ـ در مرحله‌ دوم‌ فرضیات‌ منتخب‌ مرحله‌ اول‌ مورد آزمون‌ قرار می‌گیرند. این‌ فرضیات‌ که‌ اغلب‌ مربوط‌ به‌متغیرهای‌ تصادفی‌ سیستم‌ (بعنوان‌ پارامترهای‌ ورودی‌) می‌باشند باید با روشهای‌ آماری‌ آزمون‌ فرض‌، موردآزمایش‌ قرار گیرند.
ج‌ ـ مرحله‌ سوّم‌ تست‌ رفتار مدل‌ یا تطابق‌ نتایج‌ است‌. برای‌ انجام‌ این‌ مرحله‌ دو روش‌ وجود دارد که‌ در صفحه‌قبل‌ ذکر گردید. واضح‌ است‌ که‌ مدل‌ ساخته‌ شده‌ باید متناسب‌ با هدف‌ شبیه‌ سازی‌ رفتار و عملکرد سیستم‌ رابه‌ نمایش‌ بگذارد . بعبارت‌ دیگر باید کلیه‌ وقایعی‌ که‌ در سیستم‌ رخ‌ می‌دهند، هر کدام‌ بموقع‌ خود، و تمام‌جزئیات‌ اثر یا اثرات‌ آنها در مدل‌ گنجانیده‌ شود . گاه‌ اتفاق‌ می‌افتد که‌ بعضی‌ جزئیات‌ در مدل‌ از قلم‌ افتاده‌ یااشتباهی‌ برنامه‌ نویسی‌ شده‌ و یا حتی‌ بعضی‌ از قسمتها بطور نادرست‌ مدلسازی‌ شده‌اند. این‌ اشتباهات‌ گاهی‌آنقدر مخرب‌ هستند که‌ نتایج‌ حاصل‌ بجای‌ عملی‌ بودن‌ اصولاً مسخره‌ خواهند بود .
8 ـ برنامه‌ ریزی‌ استراتژیک‌ و تاکتیکی‌ : بطور کلی‌ برنامه‌ استراتژیک‌ یعنی‌ طرح‌ آزمایشی‌ که‌ اطلاعات‌ مطلوب‌از آن‌ حاصل‌ شود و برنامه‌ ریزی‌ تاکتیکی‌ یعنی‌ تعیین‌ این‌ موضوع‌ که‌ هر یک‌ از آزمونهای‌ مشخص‌ شده‌ درطرح‌ آزمایش‌ ، چگونه‌ انجام‌ گیرد.
استفاده‌ از طرح‌های‌ آزمایش‌ به‌ دو دلیل‌ است‌ : 1 ـ کاهش‌ تعداد دفعات‌ آزمایش‌ و 2 ) ساختاری‌ برای‌فرایند یادگیری‌ محققین‌ . در طرح‌ آزمایش‌ روشی‌ برای‌ جمع‌ آوری‌ اطلاعات‌ اساسی‌ انتخاب‌ می‌شود که‌دربارة‌ پدیده‌ یا سیستم‌، آن‌ قدر آگاهی‌ به‌ دست‌ آید که‌ بتوان‌ استنباطهای‌ معتبری‌ راجع‌ به‌ رفتار آن‌ کسب‌ کرد .در آزمایش‌ شبیه‌ سازی‌ عوامل‌ متعددی‌ وجود دارند که‌ باید دارای‌ طرح‌ معینی‌ باشند . بعضی‌ از این‌ عوامل‌عبارتند از ، شرایط‌ اولیه‌ (یا شرایط‌ شروع‌) شبیه‌ سازی‌، شرایط‌ پایانی‌ و زمانهایی‌ که‌ مدل‌ باید اطلاعاتی‌ راتولید کند . هر یک‌ از این‌ عامل‌ ها اثرات‌ بسیار مهمی‌ روی‌ نتایج‌ حاصل‌ از شبیه‌ سازی‌ دارند که‌ با تغییر آنها ،میزان‌ تأثیرشان‌ تغییر می‌یابد . آزمایش‌ کننده‌ می‌بایست‌ قبل‌ از به‌ اجرا گذاشتن‌ مدل‌، تصمیم‌ خود را در موردچگونگی‌ این‌ عوامل‌ ، البته‌ براساس‌ روشهای‌ علمی‌ و فنی‌ ، بگیرد . نتیجه‌ این‌ تصمیم‌ بخشی‌ از طراحی‌آزمایش‌ را تشکیل‌ می‌دهد . دو نوع‌ از اهداف‌ آزمایش‌ به‌ سهولت‌ قابل‌ تشخیص‌ اند : 1 ) یافتن‌ ترکیبی‌ از مقادیرپارامترها که‌ جواب‌ آزمایش‌ را بهینه‌ کند و یا 2 ) یافتن‌ روابط‌ بین‌ جواب‌ آزمایش‌ و عوامل‌ قابل‌ کنترل‌ سیستم‌.برای‌ هر دوی‌ این‌ اهداف‌ طرح‌های‌ آزمایشی‌ زیادی‌ به‌ وجود آمده‌ و در دسترس‌اند .
عموماً در برنامه‌ ریزی‌ تاکتیکی‌ مسئله‌ بازدهی‌ مطرح‌ است‌ و با تعیین‌ چگونگی‌ اجرای‌ مدل‌ که‌ در طرح‌آزمایشی‌ مشخص‌ می‌شوند، سروکار دارد . برنامه‌ ریزی‌ تاکتیکی‌ ، حل‌ دو گروه‌ از مسائل‌ را در نظر دارد: 1 )شرایط‌ شروع‌ ، چون‌ در رسیدن‌ به‌ تعادل‌ مؤثرند و 2 ) نیاز به‌ کاهش‌ پراکندگی‌ (واریانس‌) جواب‌ تاحد ممکن‌ ،در حالی‌ که‌ حجم‌ نمونه‌ های‌ لازم‌ مینیمم‌ شوند.
اولین‌ مشکل‌ از ماهیت‌ تصنعی‌ عملکرد مدل‌ ناشی‌ می‌شود. بر خلاف‌ جهان‌ واقعی‌ ، مدل‌ شبیه‌ سازی‌ فقط‌در فواصل‌ معین‌ عمل‌ می‌کند . یعنی‌ آزمایش‌ کننده‌ ، مدل‌ را به‌ کار انداخته‌ ، اطلاعاتش‌ را بدست‌ آورده‌ و سپس‌تا اجرای‌ بعدی‌ آنرا از کار باز می‌دارد . هر بار که‌ اجرای‌ مدل‌ آغاز می‌شود ممکن‌ است‌ مدت‌ زمانی‌ طول‌بکشد تا مدل‌ به‌ شرایط‌ تعادل‌ که‌ نمایشگر عملکرد سیستم‌ جهان‌ واقعی‌ است‌ برسد . در نتیجه‌ ، دورة‌ ابتدایی‌عملکرد مدل‌ به‌ علت‌ دارا بودن‌ شرایط‌ ابتدایی‌ شروع‌ ، نمایشی‌ غیر واقعی‌ است‌ . راه‌ حل‌ این‌ مشکل‌ عبارت‌است‌ از : 1 ) صرفنظر کردن‌ از بعضی‌ از داده‌های‌ دورة‌ ابتدایی‌ و 2) انتخاب‌ شرایطی‌ برای‌ شروع‌ که‌ زمان‌ لازم‌برای‌ رسیدن‌ به‌ تعادل‌ را کاهش‌ دهند . هر چه‌ مدل‌ شبیه‌ سازی‌ پیچیده‌ تر شود اهمیت‌ برنامه‌ ریزی‌ تاکتیکی‌خوب‌ قبل‌ از اجرای‌ آزمایشها بیشتر می‌شود.
9 ـ آزمایش‌ کردن‌ و تفسیر (تحلیل‌ حساسیت‌):
بالاخره‌ بعد از آن‌ همه‌ برنامه‌ ریزی‌ و توسعه‌ مدل‌ بدست‌ آوردن‌ اطلاعات‌ مطلوب‌، مدل‌ اجرائی‌ می‌شود . دراین‌ مرحله‌ است‌ که‌ اشتباهات‌ و نقایص‌ برنامه‌ ریزی‌ آشکار می‌شود و تا رسیدن‌ به‌ اهدافی‌ که‌ ابتدا مشخص‌شده‌اند مراحل‌ اجرا شده‌ مورد بازرسی‌ قرار می‌گیرد . تحلیل‌ حساسیت‌ یکی‌ از مهمترین‌ مفاهیم‌ مدلسازی‌ ازطریق‌ شبیه‌ سازی‌ است‌ . منظور از آن‌ ، تعیین‌ حساسیت‌ جوابهای‌ نهایی‌ نسبت‌ به‌ مقادیر پارامترهای‌ به‌ کار رفته‌است‌ . معمولاً در تحلیل‌ حساسیت‌ مقادیر پارامترها را روی‌ محدودة‌ مورد نظر به‌ طور منظم‌ تغییر می‌دهند واثر آن‌ را روی‌ پاسخ‌ مدل‌ مشاهده‌ می‌کنند . تقریباً در هر مدل‌ شبیه‌ سازی‌، بسیاری‌ از متغیرها براساس‌داده‌هایی‌ قرار دارند که‌ بسیار قابل‌ بحث‌اند. در اکثر موارد ، ممکن‌ است‌ تنها براساس‌ حدس‌ افراد با تجربه‌ و یاتحلیلی‌ بسیار شتابزده‌ از حداقل‌ داده‌ها، مقادیر آنها تعیین‌ شود . بنابراین‌ تعیین‌ درجة‌ حساسیت‌ نتایج‌ نسبت‌ به‌مقادیر به‌ کار رفته‌، بی‌نهایت‌ مهم‌ است‌ . اگر با تغییری‌ مختصر در مقادیر بعضی‌ از پارامترها، جواب‌ به‌ میزان‌زیادی‌ تغییر کند ، این‌ مطلب‌ ممکن‌ است‌ انگیزه‌ و توجیه‌ لازم‌ برای‌ صرف‌ کردن‌ زمان‌ و پول‌ بیشتر جهت‌ کسب‌برآوردهای‌ دقیق‌ تر را فراهم‌ کند . از طرف‌ دیگر ، اگر با وجود نوسانات‌ زیاد در مقادیر پارامترها، نتایج‌ به‌دست‌ آمده‌ تغییر نکنند، تلاش‌ بیشتری‌ لازم‌ نبوده‌ و قابل‌ توجیه‌ هم‌ نیست‌ . به‌ علت‌ میزان‌ کنترلی‌ که‌ آزمایش‌کننده‌ از آن‌ برخوردار است‌ ، به‌ طور ایده‌ال‌ ، شبیه‌ سازی‌ برای‌ تحلیل‌ حساسیت‌ مناسب‌ است‌ .
10 ـ پیاده‌ سازی‌ و مستند سازی‌ : پیاده‌ سازی‌ و مستند سازی‌ آخرین‌ عناصری‌ هستند که‌ باید در هر پروژه‌ شبیه‌سازی‌ موجود باشند . نمی‌توان‌ پروژة‌ شبیه‌ سازی‌ را با موفقیت‌ پایان‌ یافته‌ تلقی‌ کرد ، مگر آنکه‌ پذیرفته‌ شده‌ ،تفهیم‌ شود و مورد استفاده‌ قرار بگیرد . بزرگترین‌ شکست‌ علمای‌ مدیریت‌ ، در به‌ دست‌ آوردن‌ پذیرش‌ واستفاده‌ از کارهایشان‌ بوده‌ است‌ . شانون‌ در کتاب‌ خود نتایج‌ بررسی‌ گرشفسکی‌ را چنین‌ ذکر می‌کند .گرشفسکی‌ در بررسیهایشان‌ دریافت‌ که‌ به‌ طور متوسط‌ از زمان‌ کل‌ ایجاد و توسعه‌ یک‌ مدل‌ ، 25% برای‌ تدوین‌مسئله‌ ، 25% برای‌ جمع‌آوری‌ و تحلیل‌ داده‌های‌ گذشته‌ ، 40% برای‌ ایجاد و توسعه‌ یک‌ مدل‌ کامپیوتری‌ و10% برای‌ پیاده‌ سای‌ صرف‌ شده‌ است‌ .» بنابراین‌ تعجب‌ آور نیست‌ که‌ یکی‌ از بزرگترین‌ علل‌ شکست‌پروژه‌های‌ شبیه‌ سازی‌ ، ناشی‌ از آن‌ باشد که‌ استفاده‌ کننده‌، از نتایج‌ درک‌ کافی‌ نداشته‌ ، در نتیجه‌ مدل‌ را پیاده‌نکرده‌ است‌ . مستند سازی‌ رابطة‌ نزدیکی‌ با پیاده‌ سازی‌ دارد . مستند سازی‌ دقیق‌ و کاملی‌ از چگونگی‌ ایجاد وتوسعه‌ و نحوه‌ عمل‌ مدل‌ می‌تواند عمر مفید و شانس‌ پیاده‌ سازی‌ موفق‌ آن‌ را ، بسیار افزایش‌ دهد . مستندسازی‌ خوب‌ ، اصلاح‌ مدل‌ را آسانتر ساخته‌ ، حتی‌ در صورت‌ نبودن‌ ایجاد کننده‌های‌ اصلی‌ آن‌ ، توانایی‌استفاده‌ از آن‌ را ، تأمین‌ می‌کند .

[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:15 ب.ظ ] [ حسن ]

تشریح‌ فرایند شبیه‌ سازی‌1 ـ تدوین‌ مسئله‌ : آلبرت‌ انیشتین‌ بیان‌ داشت‌ که‌ تدوین‌ صحیح‌ مسئله‌، حتی‌ از حل‌ آن‌ اساسی‌تر است‌ .برای‌ یافتن‌ جواب‌ مسئله‌ ، ابتدا باید فهمید که‌ مسئله‌ چیست‌ . این‌ نکته‌ ممکن‌ است‌ ساده‌ به‌ نظر آید اما بسیاری‌از دانشمندان‌ علم‌ مدیریت‌ ، آن‌ را کاملاً نادیده‌ می‌گیرند. هر ساله‌ در جهان‌ جهت‌ یافتن‌ جوابهای‌ عالی‌ و جامع‌برای‌ سؤالات‌ اشتباه‌، سرمایه‌ های‌ گزافی‌ هزینه‌ می‌شوند . در بسیاری‌ از موارد ممکن‌ است‌ مدیریت‌ نتواند یاقادر نباشد مشکل‌ خود را بطور صحیح‌ تشخیص‌ دهد . آنها می‌دانند که‌ مشکل‌ وجود دارد اما ممکن‌ است‌مشکل‌ حقیقی‌ را تشخیص‌ ندهند . بنابراین‌ پروژه‌ تحلیل‌ سیستم‌ ، معمولاً با انجام‌ مطالعه‌ای‌ جهت‌ آشنا شدن‌ باسیستم‌ تحت‌ کنترل‌ تصمیم‌ گیرنده‌ ، آغاز می‌شود . تجربه‌ نشان‌ می‌دهد که‌ تدوین‌ مسئله‌ در طول‌ مطالعه‌ وبررسی‌ ، فرایندی‌ پیوسته‌ است‌ . بنابراین‌ اولین‌ قدم‌ در هر آزمایش‌ ، منجمله‌ یک‌ آزمایش‌ شبیه‌ سازی‌ ، تعیین‌هدف‌ آزمایشی‌ است‌ . چون‌ این‌ هدف‌ است‌ که‌ نحوه‌ آزمایش‌، جزئیات‌ لازم‌ و نتایج‌ نهایی‌ را تعیین‌ می‌کند .
شانون‌ در کتاب‌ خود به‌ نقل‌ از بارتی‌ مسئله‌ را این‌ چنین‌ عنوان‌ می‌کند «می‌توان‌ مسئله‌ را به‌ عنوان‌ حالتی‌از خواست‌ برآورده‌ نشده‌ ، تعریف‌ کرد» . زمانی‌ که‌ نتایج‌ دلخواه‌ از عملیات‌ سیستم‌ حاصل‌ نشوند، وضعیت‌سیستم‌ به‌ یک‌ مسئله‌ تبدیل‌ می‌شود . وقتی‌ که‌ نتایج‌ مورد نظر به‌ دست‌ نیایند، نیاز به‌ اصلاح‌ سیستم‌ یا محیطی‌که‌ سیستم‌ در آن‌ عمل‌ می‌کند ، به‌ وجود می‌آید . مسئله‌ را می‌توان‌ بصورت‌ ریاضی‌ این‌ چنین‌ تعریف‌ کرد :
که‌ در این‌ فرمول‌ Pt = [Dt -At]
Pt : وضعیت‌ مسئله‌ در زمان‌ t است‌ .
Dt: حالت‌ مطلوب‌ در زمان‌ t است‌ .
At: حالت‌ واقعی‌ (وضعیت‌ سیستم‌) در زمان‌ t است‌ .
2 ـ تعریف‌ سیستم‌ : قسمت‌ مهمی‌ از فرایند تحلیل‌ سیستم‌ ، تعریف‌ سیستمی‌ است‌ که‌ باید مورد مطالعه‌ قرارگیرد . وقتی‌ که‌ هدف‌ مطالعه‌ و بررسی‌ مشخص‌ گردید، آنگاه‌ باید به‌ شناخت‌ سیستم‌ و تعریف‌ قسمتهائی‌ از آن‌که‌ بطور مستقیم‌ یا غیر مستقیم‌ به‌ هدف‌ بستگی‌ دارند پرداخت‌ . البته‌ این‌ به‌ آن‌ معنی‌ نیست‌ که‌ شناخت‌قسمتهای‌ دیگر یا کسب‌ اطلاعات‌ بیشتر در مورد سیستم‌ مخرب‌ بوده‌ و مسیر آزمایش‌ را تغییر می‌دهد . بلکه‌تنها اشکالی‌ که‌ ممکن‌ است‌ ایجاد گردد این‌ است‌ که‌ وجود جزئیات‌ زیاد و اطلاعات‌ اضافی‌ باعث‌ سردرگمی‌مدلساز و یا پیچیدگی‌ مدل‌ گردد . تعریف‌ سیستم‌ شامل‌ تعیین‌ جزء سیستم‌، اشیاء و عوامل‌ داخلی‌ و خارجی‌ ،محیط‌ سیستم‌ ، اشیاء آن‌ و بالاخره‌ پارامترها و متغییرهای‌ سیستم‌ می‌باشد . بعد از تعیین‌ دقیق‌ بخشها واطلاعات‌ مذکور، مشخصاتی‌ از اشیاء سیستم‌ که‌ در ارتباط‌ با هدف‌ مطالعه‌ و بررسی‌ هستند تعریف‌ و روابط‌ وقوانین‌ حاکم‌ بین‌ آنها و بین‌ اشیاء سیستم‌ مشخص‌ یا فرموله‌ میگردند . آنگاه‌ چگونگی‌ رفتار سیستم‌ موردبررسی‌ قرار گرفته‌ و جزئیات‌ تغییر وضعیت‌ ها و اثر پیش‌ آمدها در سیستم‌ معلوم‌ میگردند .
3 ـ آیا از شبیه‌ سازی‌ استفاده‌ شود؟ تاکنون‌ سیستم‌ ، بررسی‌ و مشکل‌ سیستم‌ مشخص‌ شد . حال‌ باید با انتخاب‌روشی‌ صحیح‌ و منطقی‌ سیستم‌ را مورد مطالعه‌ و بررسی‌ قرار داده‌ و مشکل‌ را حل‌ کرد . در این‌ مرحله‌ بایدمشخص‌ کرد که‌ از چه‌ روشها و تکنیک‌هایی‌ می‌توان‌ برای‌ این‌ منظور استفاده‌ کرد . اگر فقط‌ از شبیه‌ سازی‌می‌توان‌ استفاده‌ کرد و دیگر روشها کاربرد ندارند و یا کاربرد آنها چندان‌ مطلوب‌ نیست‌ ، قطعاً از شبیه‌ سازی‌استفاده‌ می‌کنیم‌ . اما اگر هم‌ از شبیه‌ سازی‌ و هم‌ از روشهای‌ دیگر بتوان‌ استفاده‌ کرد باید به‌ تجزیه‌ و تحلیل‌روشها از دیدگاههای‌ مختلف‌ مانند هزینه‌ ، میزان‌ دقت‌ نتایج‌ و غیره‌ و همچنین‌ امکانات‌ در دسترس‌ و دیگرعواملی‌ که‌ برای‌ مسئولان‌ مهم‌ است‌ پرداخت‌ و سپس‌ به‌ انتخاب‌ روش‌ صحیح‌ و منطقی‌ برای‌ بررسی‌ سیستم‌پرداخت‌ . با فرض‌ اینکه‌ مشخص‌ شده‌ که‌ از شبیه‌ سازی‌ باید استفاده‌ کرد ، به‌ تشریح‌ قدمهای‌ بعدی‌ این‌ فرایندمی‌پردازیم‌.
4 ـ تدوین‌ مدل‌ : چهارمین‌ مرحله‌ از فرایند شبیه‌ سازی‌ ساختن‌ مدل‌ است‌ . باید خاطرنشان‌ ساخت‌ که‌مدلسازی‌ یک‌ هنر است‌ و لذا میزان‌ مطلوبیت‌ مدل‌ بستگی‌ زیاد به‌ فردی‌ دارد که‌ مدل‌ را تهیه‌ کرده‌ است‌ . روش‌ساخت‌ موفقیت‌ آمیز مدلها بر اساس‌ تکمیل‌ و توسعة‌ آنها استوار است‌ . کار را با مدلی‌ بسیار ساده‌ شروع‌ کرده‌، به‌ نحوی‌ تکاملی‌ سعی‌ می‌شود که‌ کار به‌ سوی‌ مدلی‌ پیش‌ رود که‌ کاملتر بوده‌ و وضعیت‌ پیچیده‌ را روشنترمنعکس‌ کند . هنر مدلسازی‌ عبارت‌ است‌ از توانایی‌ تحلیل‌ مسئله‌ ، چکیده‌ سازی‌ خصایص‌ اساسی‌ آن‌،انتخاب‌ مفروضات‌ و سپس‌ تکمیل‌ و توسعه‌ مدل‌ تا وقتی‌ که‌ تقریبی‌ مفید از واقعیت‌ بدست‌ آید . شانون‌ درکتاب‌ خود به‌ نقل‌ از موریس‌ برای‌ مدلسازی‌ هفت‌ رهنمود زیر را پیشنهاد می‌کند :
1 ـ سیستم‌ مورد سؤال‌ را به‌ مسائل‌ ساده‌تر تقسیم‌ کنید.
2 ـ بیان‌ روشنی‌ از اهداف‌ ارائه‌ دهید .
3 ـ شباهتها را جستجو کنید .
4 ـ یک‌ مثال‌ عددی‌ مشخص‌ از مسئله‌ را در نظر بگیرید .
5 ـ چند نماد فراهم‌ کنید .
6 ـ بدیهیات‌ را مشخص‌ کنید .
7 ـ اگر مدل‌ قابل‌ کنترل‌ بود آن‌ را توسعه‌ دهید ، در غیر این‌ صورت‌ آن‌ را ساده‌ کنید .
بطور کلی‌ ، ساده‌ سازی‌ را می‌توان‌ با یکی‌ از روشهای‌ زیر انجام‌ داد ، در حالی‌ که‌ درست‌ عکس‌ موارد زیربرای‌ غنی‌سازی‌ صورت‌ می‌پذیرد:
1 ـ تبدیل‌ متغیرها به‌ مقادیری‌ ثابت‌
2 ـ حذف‌ یا ترکیب‌ متغیرها
3 ـ خطی‌ فرض‌ کردن‌ روابط‌
4 ـ افزودن‌ فرض‌ها و محدودیت‌ های‌ مؤثرتر
5 ـ محدود کردن‌ حدود سیستم‌
یکی‌ از عواملی‌ که‌ سرعت‌ و جهت‌ تکاملی‌ مدلسازی‌ به‌ آن‌ بستگی‌ دارد ، رابطة‌ بین‌ سازندة‌ مدل‌ و استفاده‌کنندة‌ آن‌ است‌ . با همکاری‌ نزدیک‌ در فرایند تکاملی‌ ، سازنده‌ مدل‌ و استفاده‌ کننده‌ آن‌ می‌توانند محیطی‌ ازاعتماد و تفاهم‌ متقابل‌ به‌ وجود آورند که‌ به‌ کمک‌ آن‌ ، متناسب‌ بودن‌ نتیجة‌ نهایی‌ با اهداف‌ ، مقاصد ومعیارهای‌ مورد نظر تأمین‌ می‌شود . به‌ هنگام‌ تلاش‌ برای‌ مدل‌ کردن‌ سیستم‌ حتماً باید اهداف‌ یا مقاصد آنرابیان‌ داشت‌ و از آنها منحرف‌ نشد تا مدل‌ مناسبی‌ حاصل‌ شود . چون‌ شبیه‌ سازی‌ با حل‌ مسائل‌ جهان‌ واقعی‌سروکار دارد ، باید اطمینان‌ یافت‌ که‌ نتیجة‌ نهایی‌ مدل‌، وضعیت‌ حقیقی‌ را دقیقاً به‌ تصویر می‌کشد . در نتیجه‌مدلی‌ که‌ جوابهای‌ بی‌معنی‌ می‌دهد باید فوراً مورد سوء ظن‌ قرار گیرد. مدل‌ باید همچنین‌ قادر باشد به‌سؤالهای‌ «چه‌ می‌شود اگر...» پاسخ‌ گوید زیرا این‌ گونه‌ سؤالها هستند که‌ در درک‌ مسئله‌ و کوشش‌ برای‌ ارزیابی‌گزینه‌ها بر ایمان‌ بسیار مفیدند. شانون‌ در کتاب‌ خود معیارهای‌ خاصی‌ که‌ هر مدل‌ خوب‌ شبیه‌ سازی‌ باید به‌آنها برسد را چنین‌ تعیین‌ می‌کند :
1 ـ درک‌ آن‌ برای‌ استفاده‌ کننده‌ آسان‌ باشد .
2 ـ در جهت‌ هدف‌ یا مقصود باشد .
3 ـ قوی‌ بوده‌، بدین‌ مفهوم‌ که‌ جوابهای‌ بی‌معنی‌ ندهد .
4 ـ برای‌ استفاده‌ کننده‌ ، کنترل‌ و کار کردن‌ با آن‌ راحت‌ بوده‌ ، یعنی‌ ارتباط‌ با آن‌ آسان‌ باشد .
5 ـ در مورد موضوعات‌ مهم‌ کامل‌ باشد .
6 ـ اصلاح‌ یا به‌ هنگام‌ کردن‌ مدل‌ به‌ آسانی‌ انجام‌ شود.
7 ـ تکاملی‌ باشد ، بدین‌ مفهوم‌ که‌ به‌ طور ساده‌ شروع‌ و سپس‌ پیچیده‌تر شود.
5 ـ تدارک‌ داده‌ها: هر مطالعه‌ای‌ مستلزم‌ جمع‌آوری‌ داده‌هاست‌ . معمولاً جمع‌آوری‌ داده‌ها را به‌ مفهوم‌جمع‌آوری‌ اعداد تعبیر می‌کنند در صورتی‌ که‌ جمع‌آوری‌ اعداد ، تنها جنبه‌ای‌ از کار جمع‌آوری‌ داده‌هاست‌.تحلیلگر سیستم‌ باید داده‌ها مربوط‌ به‌ ورودیها و خروجی‌های‌ سیستم‌ و نیز با اطلاعات‌ مربوط‌ به‌ اجزاءمختلف‌ سیستم‌ و ارتباطهای‌ بین‌ آنها ارتباط‌ نزدیک‌ داشته‌ باشد . بنابراین‌ تحلیلگر به‌ جمع‌آوری‌ داده‌های‌ کمّی‌و کیفی‌ علاقه‌مند بوده‌ و باید تصمیم‌ بگیرد که‌ چه‌ داده‌هایی‌ مورد نیازند، آیا داده‌ها مناسب‌اند ، آیا داده‌های‌موجود برای‌ اهداف‌ او قابل‌ قبول‌اند، و چگونه‌ این‌ اطلاعات‌ را باید تهیه‌ کرد . طراحی‌ یک‌ مدل‌ شبیه‌ سازی‌تصادفی‌ ، همیشه‌ مستلزم‌ این‌ انتخاب‌ است‌ که‌ آیا داده‌های‌ تجربی‌ مستقیماً در مدل‌ به‌ کار روند یا از توزیعهای‌نظری‌ احتمال‌ با فراوانی‌ استفاده‌ شود. به‌ سه‌ دلیل‌ این‌ انتخاب‌ مهم‌ و بنیادی‌ است‌ . اول‌ آنکه‌ استفاده‌ ازداده‌های‌ تجربی‌ خام‌ ، به‌ این‌ مطلب‌ اشاره‌ می‌کند که‌ تمام‌ آنچه‌ را که‌ یک‌ مدل‌ انجام‌ می‌دهد شبیه‌ سازی‌ حالت‌گذشته‌ است‌ . حال‌ آنکه‌ ، استفاده‌ از داده‌های‌ یک‌ سال‌ ، تنها عملکرد همان‌ سال‌ را تکرار کرده‌ و لزوماً در موردعملکرد مورد انتظار سیستم‌ در آینده‌ ، چیزی‌ به‌ ما نمی‌گوید . دوم‌ آنکه‌ برای‌ تولید متغیرهای‌ تصادفی‌ که‌ درعملیات‌ مدل‌ لازم‌اند، از لحاظ‌ وقت‌ کامپیوتر و حافظه‌ مورد نیاز ، کاربرد توزیع‌ نظری‌ احتمال‌ عموماً نسبت‌ به‌کاربرد شیوه‌های‌ مراجعه‌ به‌ جدول‌، کارایی‌ بیشتری‌ دارند. سوم‌ آنکه‌ اگر الزامی‌ در کار نباشد ، بسیار مطلوب‌است‌ که‌ تحلیلگر ، حساسیت‌ مدلش‌ را نسبت‌ به‌ شکل‌ دقیق‌ توزیعهای‌ احتمالی‌ که‌ به‌ کار رفته‌اند و نسبت‌ به‌مقادیر پارامترها ، تعیین‌ کند . به‌ عبارت‌ دیگر ، آزمونهای‌ حساسیت‌ نتایج‌، نسبت‌ به‌ داده‌های‌ ورودی‌ بسیارمهم‌اند .
بنابراین‌ ، تصمیمهای‌ مربوط‌ به‌ داده‌هایی‌ که‌ به‌ کار می‌روند ، اعتبار و شکل‌ آنها ، نیکویی‌ بر ارزش‌ آنها وعملکرد گذشته‌ آنها برای‌ موفقیت‌ آزمایش‌ شبیه‌ سازی‌ حیاتی‌ بوده‌ و فقط‌ در سطح‌ علمی‌ و نظری‌ مطرح‌نیستند.
6 ـ برگردان‌ مدل‌ : در این‌ مرحله‌ باید مدلی‌ که‌ از سیستم‌ تهیه‌ شده‌ برای‌ کامپیوتر توصیف‌ کنیم‌ . پذیرش‌ سریع‌شبیه‌ سازی‌ کامپیوتری‌ موجب‌ توسعة‌ بسیاری‌ از زبانهای‌ خاص‌ برنامه‌ نویسی‌ شده‌ که‌ برای‌ آسان‌ کردن‌ این‌برگردان‌ ، طرح‌ ریزی‌ شده‌اند . عملاً اکثر زبانهای‌ پیشنهاد شده‌ تنها روی‌ تعداد محدودی‌ از کامپیوترها پیاده‌شده‌اند . مدلهای‌ شبیه‌ سازی‌ از لحاظ‌ منطقی‌ معمولاً بسیار پیچیده‌ بوده‌ ، دارای‌ فعل‌ و انفعالهای‌ متقابل‌بسیاری‌ در بین‌ عناصر سیستم‌ اند ، که‌ اکثر این‌ فعل‌ و انفعالها در حین‌ برنامه‌ به‌ طور پویا تغییر می‌کنند . این‌وضعیت‌ موجب‌ شده‌است‌ که‌ محققان‌ ، زبانهای‌ برنامه‌ نویسی‌ را ایجاد و توسعه‌ دهند تا مشکل‌ برگردان‌ راآسان‌ کنند . در اینجا برخی‌ از زبانهای‌ شبیه‌ سازی‌ را همراه‌ با توصیف‌ مختصری‌ درباره‌ آنها معرفی‌ می‌کنیم‌ .

[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:14 ب.ظ ] [ حسن ]

تعریف‌ شبیه‌ سازی‌ :از شبیه‌سازی‌ تعاریف‌ زیادی‌ ارائه‌ شده‌ است‌ اما جامعترین‌ و کاملترین‌ تعریف‌ را شانون‌ ارائه‌ داده‌ است‌ .شانون‌ شبیه‌ سازی‌ را چنین‌ تعریف‌ می‌کند «شبیه‌ سازی‌ عبارت‌ از فرایند طراحی‌ مدلی‌ از سیستم‌ واقعی‌وانجام‌ آزمایشهایی‌ با این‌ مدل‌ است‌ که‌ با هدف‌ پی‌بردن‌ به‌ رفتار سیستم‌ ، یا ارزیابی‌ استراتژیهای‌ گوناگون‌ (درمحدوده‌ای‌ که‌ به‌ وسیله‌ معیار و یا مجموعه‌ای‌ از معیارها اعمال‌ شده‌ است‌) برای‌ عملیات‌ سیستم‌ ، صورت‌می‌گیرد.» بنابراین‌ در می‌یابیم‌ که‌ فرایند شبیه‌ سازی‌، هم‌ شامل‌ ساختن‌ مدل‌ و هم‌ شامل‌ استفاده‌ تحلیلی‌ از آن‌برای‌ مطالعة‌ یک‌ مسئله‌ است‌ . در تعریف‌ فوق‌، سیستم‌ واقعی‌ به‌ معنای‌ سیستمی‌ که‌ وجود دارد یا قابلیت‌ایجاد شدن‌ را دارد ، بکار رفته‌ است‌ . قبل‌ از پرداختن‌ به‌ مسائل‌ دیگر شاید بهتر باشد که‌ برای‌ تشریح‌ مفهوم‌شبیه‌ سازی‌ به‌ مثال‌ ساده‌ای‌ توجه‌ کنیم‌ . سیستم‌ باجه‌ پرداخت‌ پول‌ یک‌ بانک‌ را در نظر بگیرد . فرض‌ کنید که‌یک‌ نفر در قسمت‌ پرداخت‌ پول‌ کار می‌کند . و همچنین‌ فرض‌ کنید که‌ زمان‌ بین‌ ورود مشتریان‌ روی‌ 1 تا 10دقیقه‌ بطور یکنواخت‌ توزیع‌ شده‌ باشد (برای‌ سادگی‌ ، اندازة‌ تمام‌ زمانها را به‌ نزدیکترین‌ عدد صحیح‌ گردمی‌کنیم‌). همچنین‌ فرض‌ کنید که‌ زمان‌ لازم‌ برای‌ خدمت‌ به‌ هر مشتری‌ روی‌ 1 تا 6 دقیقه‌ به‌ طور یکنواخت‌توزیع‌ شده‌ است‌ . می‌خواهیم‌ متوسط‌ مدت‌ زمانی‌ را که‌ مشتری‌ در سیستم‌ صرف‌ می‌کند، اعم‌ از زمان‌ انتظارمشتری‌ و زمان‌ خدمت‌ و درصد مدت‌ زمانی‌ را که‌ صندوقدار مشغول‌ به‌ کار نیست‌ محاسبه‌ کنیم‌ . برای‌ شبیه‌سازی‌ کردن‌ این‌ سیستم‌ نیاز داریم‌ آزمایشی‌ ساختگی‌ که‌ معرف‌ وضعیت‌ بالا باشد ، بوجود آوریم‌ . بدین‌منظور باید روشی‌ برای‌ تولید مراجعة‌ ساختگی‌ گروهی‌ از مشتریان‌ و زمان‌ لازم‌ برای‌ خدمت‌ به‌ هر یک‌ از آنهارا ایجاد کنیم‌ . در یکی‌ از روشهایی‌ که‌ می‌تواند مورد استفاده‌ قرار گیرد کار را با 10 مهره‌ و یک‌ تاس‌ آغازمی‌کنیم‌ . سپس‌ مهره‌ ها را از یک‌ تا ده‌ شماره‌ گذاری‌ کرده‌ ، آنها را داخل‌ ظرفی‌ می‌گذاریم‌ و با تکان‌ دادن‌ ظرف‌آنها را قاطی‌ می‌کنیم‌ . با استخراج‌ یک‌ مهره‌ از داخل‌ ظرف‌ و خواندن‌ عدد روی‌ آن‌ می‌توان‌ زمان‌ بین‌ ورودی‌مشتری‌ فعلی‌ و قبلی‌ را مشخص‌ کرد. زمان‌ خدمت‌ به‌ این‌ مشتری‌ را نیز می‌توان‌ با پرتاب‌ تاس‌ و خواندن‌ تعدادنقطه‌های‌ روی‌ وجه‌ فوقانی‌ آن‌ به‌ دست‌ آورد . با تکرار این‌ عملیات‌ (با جایگذاری‌ مهره‌ ها در داخل‌ ظرف‌ وتکان‌ دادن‌ آن‌ بعد از هر بار استخراج‌) ما ورود و زمانهای‌ خدمت‌ یک‌ گروه‌ از مشتریان‌ فرضی‌ را تولید کرده‌ایم‌ .جدول‌ زیر نشان‌ می‌دهد که‌ نمونه‌ای‌ با 15 مشتری‌ چه‌ شکلی‌ خواهد داشت‌ .
مشتری‌ مدت‌ زمان‌ بین‌ دو ورود مدت‌ زمان‌ زمان‌ ورود زمان‌ شروع‌ خدمت‌ زمان‌ پایان‌ خدمت‌ مدت‌ زمان‌ انتظار زمان‌ تلف‌ شده‌
متوالی‌ (به‌ دقیقه‌) خدمت‌ (به‌ دقیقه‌) (به‌ دقیقه‌) (به‌ دقیقه‌) مشتری‌ صندوقدار
1 ــ 1 00: 00: 01: 1 0
2 3 4 03: 03: 07: 4 2
3 7 4 10: 10: 14: 4 3
4 3 2 13: 14: 16: 3 0
5 9 1 22: 22: 23: 1 6
6 10 5 32: 32: 37: 5 9
7 6 4 38: 38: 42: 4 1
8 8 6 46: 46: 52: 6 4
9 8 1 54: 54: 55: 1 2
10 8 3 02:1 02:1 05:1 3 7
11 7 5 09:1 09:1 14:1 5 4
12 3 5 12:1 14:1 19:1 7 0
13 8 3 20:1 20:1 23:1 3 1
14 4 6 24:1 24:1 30:1 6 1
15 4 1 28:1 30:1 31:1 3 0
جمع‌ 56 41
دقیقه‌ 73/3 = 5615 = متوسط‌ مدت‌ زمان‌ انتظار مشتری‌
45/0 = 100 * 4191 = درصد وقت‌ تلف‌ شده‌ صندوقدار
توجه‌ کنید که‌ 91 کل‌ زمانی‌ است‌ که‌ سیستم‌ شبیه‌ سازی‌ شده‌ است‌ . چون‌ زمان‌ پایان‌ خدمت‌ آخرین‌ مشتری‌در ساعت‌ یک‌ و 31 دقیقه‌ خاتمه‌ یافته‌ است‌ پس‌ کل‌ زمانی‌ که‌ سیستم‌ شبیه‌ سازی‌ شده‌ 91=31+60 دقیقه‌می‌باشد .
مسلماً برای‌ اینکه‌ مثال‌ بالا از لحاظ‌ آماری‌ معنی‌ دار باشد مجبوریم‌ از نمونه‌ای‌ با حجم‌ بزرگتر استفاده‌کنیم‌. لازم‌ به‌ تذکر است‌ که‌ در این‌ مثال‌ چندین‌ مطلب‌ مهم‌ از قبیل‌ شرایط‌ شروع‌ ، که‌ بعداً مورد بحث‌ قرارخواهد گرفت‌ ، نادیده‌ گرفته‌ شده‌ است‌ . نکته‌ مهم‌ در اینجا این‌ است‌ که‌ با استفاده‌ از دو وسیله‌ برای‌ تولیداعداد تصادفی‌ (مهره‌های‌ شماره‌ گذاری‌ شده‌ و تاس‌) آزمایش‌ ساختگی‌ (شبیه‌ سازی‌ شده‌) برای‌ سیستمی‌ که‌بتوانیم‌ بعضی‌ از مشخصات‌ رفتاری‌ آن‌ را مورد بررسی‌ قرار دهیم‌ ایجاد کرده‌ایم‌ .
چه‌ موقع‌ از شبیه‌ سازی‌ استفاده‌ کنیم‌ .
مسئله‌ یا مسائل‌ مورد نظر در بررسی‌ یکی‌ سیستم‌ اغلب‌ روش‌ بررسی‌ و حل‌ آنرا تعیین‌ می‌کنند . روشهای‌تحلیل‌ ریاضی‌ هر جا که‌ ممکن‌ باشد، مطلوب‌ ترین‌ و دقیق‌ ترین‌ روشها برای‌ مطالعه‌ سیستم‌ها می‌باشند، زیرااین‌ روشها معمولاً با کمترین‌ کوشش‌، جوابها یا نتایجی‌ را تولید می‌کنند که‌ برای‌ مقادیر مختلف‌ پارامترهای‌مدل‌ قابل‌ محاسبه‌ بوده‌ و میزان‌ دقت‌ آنها صد درصد می‌باشد . اما جائیکه‌ روشهای‌ تحلیلی‌ ، بعلت‌ پیچیدگی‌مدل‌ها یا نیاز به‌ تولید واقعی‌ تر رفتار سیستم‌ غیر عملی‌ است‌ ، روش‌های‌ مطالعه‌ سیستم‌ از طریق‌ شبیه‌ سازی‌مطرح‌ می‌گرد. شبیه‌ سازی‌ به‌ عنوان‌ آزمایش‌ کردن‌ با مدل‌ یک‌ سیستم‌ واقعی‌ تعریف‌ می‌شود. یک‌ مسئله‌آزمایشی‌، موقعی‌ پدید می‌آید که‌ به‌ اطلاعات‌ بخصوصی‌ دربارة‌ یک‌ سیستم‌ نیاز بوده‌ و آنها را از منابع‌ موجودنتوان‌ تهیه‌ کرد . آزمایش‌ کردن‌ روی‌ سیستم‌ واقعی‌، مشکلات‌ زیادی‌ را که‌ در تطبیق‌ دادن‌ مناسب‌ مدل‌ باشرایطی‌ واقعی‌ وجود دارد از بین‌ می‌برد . شانون‌ در کتاب‌ خود به‌ نقل‌ از بریش‌ معایب‌ آزمایش‌ مستقیم‌ راچنین‌ بیان‌ می‌کند:
1 ـ می‌توانند عملیات‌ سازمان‌ را مختل‌ کنند .
2 ـ اگر مردم‌ جزء جدا نشدنی‌ سیستم‌ باشند، نتایج‌ حاصل‌ ممکن‌ است‌ متأثر از «اثر هاثورن‌» باشند ، یعنی‌مردم‌ به‌ علت‌ تحت‌ نظر بودن‌ ، ممکن‌ است‌ رفتارشان‌ را تغییر دهند .
3 ـ ممکن‌ است‌ یکسان‌ نگهداشتن‌ شرایط‌ عمل‌ برای‌ هر بار تکرار یا اجرای‌ آزمایش‌ بسیار مشکل‌ باشد .
4 ـ به‌دست‌ آوردن‌ حجم‌ نمونه‌ای‌ یکسان‌ (و در نتیجه‌ معنی‌ دار بودن‌ آماری‌) ممکن‌ است‌ به‌ زمان‌ و هزینة‌زیادی‌ نیاز داشته‌ باشد .
5 ـ ممکن‌ است‌ که‌ آزمایش‌ کردن‌ در جهان‌ واقعی‌ امکان‌ کاوش‌ بسیاری‌ از گزینه‌ها را به‌ دست‌ ندهد .
شانون‌ خاطر نشان‌ می‌سازد که‌ در صورت‌ وجود یک‌ یا چند شرط‌ از شرایط‌ زیر ، تحلیلگر می‌تواند از شبیه‌سازی‌ استفاده‌ کند:
1 ـ تدوین‌ ریاضی‌ کاملی‌ از مسئله‌ وجود نداشته‌ ، یا برای‌ حل‌ مدل‌ ریاضی‌ هنوز روشهای‌ تحلیل‌ به‌ وجودنیامده‌ باشد .
2 ـ روشهای‌ تحلیلی‌ وجود داشته‌ اما شیوه‌های‌ ریاضی‌ آنقدر پیچیده‌ و سخت‌ باشند که‌ شبیه‌ سازی‌ ، روشی‌ساده‌تر برای‌ حل‌ مسئله‌ به‌ حساب‌ آید .
3 ـ راه‌حلهای‌ ریاضی‌ وجود داشته‌ ، یا به‌ دست‌ آوردن‌ آنها امکان‌ پذیر بوده‌ ، اما انجام‌ آن‌ خارج‌ از توان‌ ریاضی‌افراد دست‌اندر کار باشد . در این‌ صورت‌ باید هزینة‌ طراحی‌، آزمایش‌ و اجرای‌ شبیه‌ سازی‌ ، در مقابل‌ هزینه‌بدست‌ آوردن‌ کمک‌ از خارج‌ سازمان‌ ارزیابی‌ شود .
4 ـ علاوه‌ بر برآورد بعضی‌ از پارامترهای‌ خاص‌ ، مشاهدة‌ گذشته‌ در طول‌ دوره‌ای‌ از زمان‌ مطلوب‌ باشد .
5 ـ ممکن‌ است‌ به‌ علت‌ مشکلات‌ موجود در انجام‌ آزمایشها و مشاهده‌ پدیده‌ ها در محیط‌ واقعی‌ آنها، شبیه‌سازی‌ تنها را ه‌ ممکن‌ باشد . ایجاد یک‌ سازمان‌ جدید مثالی‌ از این‌ حالت‌ است‌ .
6 ـ تراکم‌ زمان‌ برای‌ سیستمها یا فرایندهایی‌ که‌ دارای‌ چارچوب‌ زمانی‌ بلند مدت‌ هستند مورد نیاز باشد . درشبیه‌ سازی‌، کنترل‌ کاملی‌ روی‌ زمان‌ وجود دارد ، زیرا سرعت‌ یک‌ پدیده‌ را می‌توان‌ به‌ دلخواه‌ کم‌ و زیاد کرد .
انواع‌ شبیه‌ سازی‌فرم‌های‌ مختلفی‌ از شبیه‌ سازی‌ وجود دارد که‌ اینجا برخی‌ از آنها را یادآور می‌شویم‌ :
1 ـ شبیه‌ سازی‌ همانی‌ : مدلها از نظر شباهت‌ به‌ سیستم‌ واقعی‌، در یک‌ حوزه‌ وسیع‌ قرار دارند . در منتهاالیه‌ این‌حوزه‌ میتوان‌ خود سیستم‌ را بعنوان‌ مدل‌ آن‌ در نظر گرفت‌ و رفتار آنرا بررسی‌ نمود . این‌ روش‌ را شبیه‌ سازی‌همانی‌ نامند. به‌ عبارت‌ دیگر این‌ روش‌ همان‌ آزمایش‌ مستقیم‌ روی‌ سیستم‌ است‌ که‌ گرچه‌ ساده‌ بنظر می‌رسدو در صورت‌ یافتن‌ پاسخی‌ برای‌ مسئله‌ مورد نظر، صد در صد قابل‌ استفاده‌ و مفید می‌باشد ولی‌ دارای‌ معایب‌زیادی‌ هم‌ می‌باشد که‌ در قسمت‌ های‌ قبل‌ ذکر گردید .
2 ـ شبیه‌ سازی‌ نیمه‌ همانی‌ : همانطور که‌ از نام‌ این‌ روش‌ بر می‌آید ، در مطالعه‌ سیستم‌ سعی‌ می‌گردد تا آنجا که‌امکان‌ دارد از اشیاء و قوانین‌ واقعی‌ سیستم‌ استفاده‌ گردد تنها اشیاء یا مراحلی‌ از سیستم‌ واقعی‌ که‌ باعث‌ غیرممکن‌ شدن‌ شبیه‌ سازی‌ همانی‌ است‌ ، مدلسازی‌ میگردد . بعبارت‌ دیگر بخشی‌ از مدل‌ سیستم‌، واقعی‌ وبخش‌ دیگر غیر واقعی‌ یا شبیه‌ سازی‌ شده‌ است‌ . بعنوان‌ مثال‌ مانورهای‌ نظامی‌ که‌ در آن‌ سربازان‌ ، افسران‌ وسلاح‌ها واقعی‌ بوده‌ ولی‌ خرابی‌ یا کشتاری‌ صورت‌ نمی‌گیرد . و محل‌ عمل‌ ، محل‌ واقعی‌ حمله‌ یا دفاع‌نمی‌باشد . هرچند این‌ روش‌ عملی‌ تر از شبیه‌ سازی‌ همانی‌ است‌ ولی‌ معایب‌ آنرا کم‌ و بیش‌ دارد .
3 ـ شبیه‌ سازی‌ آزمایشگاهی‌ : در این‌ روش‌ بعضی‌ از نماها و اشیاء سیستم‌ واقعی‌ بوسیله‌ امکانات‌آزمایشگاهی‌ ساخته‌ شده‌ و بعضی‌ نماها و روابط‌ دیگر به‌ وسیله‌ سمبلها جایگزین‌ میگردند .
4 ـ شبیه‌ سازی‌ کامپیوتری‌: در شبیه‌ سازی‌ کامپیوتری‌، مدلی‌ که‌ از سیستم‌ تحت‌ بررسی‌ ساخته‌ می‌شود یک‌برنامه‌ کامپیوتری‌ است‌ یعنی‌ کلیه‌ اشیاء ها و نماهای‌ سیستم‌ به‌ ساختارهای‌ برنامه‌ای‌ و کلیه‌ مشخصات‌ و رفتارآنها به‌ متغیرها و توابع‌ ریاضی‌ تبدیل‌ می‌گردد . قوانین‌ و روابط‌ حاکم‌ بر سیستم‌ و ارتباطشان‌ با یکدیگر دربرنامه‌ در نظر گرفته‌ می‌شود . شبیه‌ سازی‌ کامپیوتری‌ به‌ علت‌ عملی‌ بودن‌ و دارا بودن‌ امتیازهای‌ خاص‌ خودبرای‌ بررسی‌ و مطالعه‌ اغلب‌ سیستم‌ها از قبیل‌ حمل‌ و نقل‌ ، بیمارستان‌ ، سیستم‌های‌ صنعتی‌ ، تولیدی‌ ،ترافیک‌ ، انبار و غیره‌ بکار می‌رود . منظور ما نیز از شبیه‌ سازی‌، شبیه‌ سازی‌ کامپیوتری‌ است‌ .
فرایند شبیه‌ سازی‌مراحل‌ بررسی‌ و مطالعه‌ یک‌ سیستم‌ بوسیله‌ فلوچارت‌ صفحه‌ بعد مشخص‌ گردیده‌ است‌. هر یک‌ از مراحل‌مذکور قدمهای‌ اساسی‌ای‌ هستند که‌ احتیاج‌ به‌ توضیح‌ بیشتری‌ دارند . از طرف‌ دیگر مراحل‌ تعین‌ شده‌فلوچارت‌ جنبه‌ کلی‌ داشته‌ و در برگیرنده‌ همه‌ انواع‌ بررسی‌ هایی‌ است‌ که‌ شامل‌ یک‌ مدل‌ می‌باشند ، درحالیکه‌ هدف‌ ما در این‌ جا مطالعه‌ روش‌ شبیه‌ سازی‌ کامپیوتری‌ است‌ . لذا مراحل‌ مذکور در ادامه‌ بحث‌بصورت‌ دقیق‌تر توضیح‌ داده‌ می‌شود.
شاید تصور شود که‌ آزمایش‌ شبیه‌ سازی‌ تنها شامل‌ شناخت‌ سیستم‌ و ساختن‌ مدل‌ کامپیوتری‌ آن‌ می‌باشد،و بهمین‌ علت‌ در بعضی‌ دوره‌های‌ آموزشی‌ تنها به‌ جنبه‌ های‌ برنامه‌ای‌ و زبانهای‌ خاص‌ شبیه‌ سازی‌ توجه‌می‌شود. در صورتیکه‌ ساختن‌ مدل‌ سیستم‌ بوسیله‌ یک‌ زبان‌ کامپیوتری‌ تنها یکی‌ از قدمهای‌ لازم‌ است‌ . اهمیت‌این‌ مطلب‌ ، بخصوص‌ وقتی‌ زیادتر می‌گردد که‌ آزمایش‌ جنبه‌ آموزشی‌ نداشته‌ و نتایج‌ آن‌ باید در موردیک‌سیستم‌ واقعی‌ بکار گرفته‌ شود. در آنجاست‌ که‌ باید تا حد ممکن‌ مطمئن‌ بود که‌ مدل‌ معتبر بوده‌ و رفتار سیستم‌را بخوبی‌ شبیه‌ سازی‌ می‌کند . علاوه‌ بر آن‌ ، نتایج‌ خام‌ بدست‌ آمده‌ از اجرای‌ مدل‌، مورد تجزیه‌ و تحلیل‌ قرارگیرند تا باعث‌ قضاوتهای‌ دقیق‌ تری‌ در مورد سیستم‌ گردد . فرایند شبیه‌ سازی‌ در فلوچارت‌ صفحه‌ بعد نشان‌داده‌ شده‌ است‌ .

center

آغاز پروژه‌، زمانی‌ اتفاق‌ می‌افتد که‌ شخصی‌ در سازمانی‌ بر این‌ عقیده‌ است‌ که‌ مسئله‌ای‌ وجود دارد و نیازبه‌ رسیدگی‌ آن‌ است‌ . معمولاً در سازمان‌ از گروهی‌ که‌ با مسئله‌ مواجه‌ هستند فردی‌ تعیین‌ می‌شود تا بررسی‌های‌ مقدماتی‌ را انجام‌ دهد . گاهی‌ تشخیص‌ داده‌ می‌شود که‌ روشهای‌ کمّی‌ در مطالعه‌ مسئله‌ ممکن‌ است‌ مفیدباشد و در این‌ موقع‌ تحلیلگر سیستم‌ به‌ گروه‌ اضافه‌ می‌شود . بدین‌ ترتیب‌ تعریف‌ و تدوین‌ مسئله‌ آغازمی‌گردد.
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:12 ب.ظ ] [ حسن ]

شبیه سازی جنینبه این روش Embory Cloning یا Therapeutic Cloning گفته می شود که در آن جنین انسان برای تحقیق در آزمایشگاه شبیه سازی می شود. اهمیت این موضوع در آن نیست که یک انسان، مشابه فرد مورد نظر ساخته شود بلکه هدف آن است که با بررسی و آزمایش روی جنین شبیه سازی شده بتوان نارسایی ها و بیماری های مربوط به انسان را تحلیل کرده و در حد امکان به روشهایی برای جلوگیری از بروز آنها قبل از تولد دست یافت.
در این روش پس از گذشت حدود پنج روز از شکل گیری نطفه، سلولهای خاصی از آن - که سلولهای بنیادی یا Stem Cells نام دارد - برای شبیه سازی یا آزمایش برداشته می شود که با این عمل به جنین صدماتی وارد خواهد شد. (احتمالا" ریشه اصلی بحث بر سر مسائل اخلاقی نیز به همین جا بر می گردد.) این سلولها تقریبا" توانایی تولید هر نوع سلولی در بدن انسان را دارند و دانشمندان با استفاده از این سلولهای خاص امیدوار هستند که روزی بتوانند درمان قطعی بیماری های قلبی، انواع سرطان، آلزایمر و ... را پیدا کنند.
در نوامبر سال 2001 یک دانشمند از مرکز تحقیقات پیشرفته سلولی (Advanced Cell Technologies) در ماساچوست اعلام کرد که توانسته است اولین جنین انسان را به منظور انجام تحقیقات در باره بیماری های انسان، شبیه سازی کند. آزمایش های این دانشمند بر روی هشت سلول انجام گرفت که از میان آنها فقط سه عدد شروع به تقسیم شدن نمودند و در نهایت یکی از آنها توانست فقط به شش تقسیم شود. بنابر این همانگونه که مشاهده می کنید هنوز راه درازی برای شبیه سازی یک انسان وجود دارد.
آیا ممکن است روزی انسان شبیه سازی شود؟مجله تایم، فوریه 2001 با تیتر
Human cloning is closer than you think بسیاری از محافل سیاسی، مذهبی و حتی دانشمندان با فشارهایی که به کنگره آمریکا وارد کرده اند در صدد تصویب لایحه ای هستند که هرگونه تحقیق و فعالیت در این زمینه را ممنوع کند.
اما جدای این مسائل با توجه به هزینه بسیار بالا و درصد کم موفقیت در شبیه سازی حیوانات (بین یک تا دو درصد) که به علت دانش کم در باره روش "شبیه سازی از طریق تولد" می باشد هر گونه تلاش برای تولید انسان از این روش در حال حاضر با شکست روبروه خواهد شد. بخصوص که پس از تولد حیوانات شبیه سازی شده، حدود 30% از این حیوانات که زنده بدنیا می آیند، دارای ناتوانی های بارز جسمی و مشکلات جدی پس از تولد می باشند. دانشمندان عوارض مشابهی را برای شبیه سازی انسان از این روش پیش بینی می کنند.
نکته مهم دیگر وضعیت فکری و روحی انسان می باشد که هنوز بصورت یک سئول بزرگ پیش روی دانشمندان می باشد. شاید برای یک گوسفند خیلی مهم نباشد که نتواند درست فکر کند یا تصمیم بگیرد اما این موضوع بطور قطع برای انسان بسیار مهم می باشد چرا که یک انسان سالم فقط به بدن سالم نیاز ندارد.
مبانی شبیه سازیانسان‌ برای‌ رفع‌ نیازهای‌ خویش‌ سیستم‌ های‌ متنوعی‌ اعم‌ از تولیدی‌ و خدماتی‌ را بوجود آورده‌ است‌ . این‌سیستمها در طول‌ زمان‌ رشد و توسعه‌ یافته‌اند و به‌ نوبة‌ خود مسائل‌ و مشکلات‌ مختلفی‌ را هم‌ ایجاد نموده‌اند.از طرف‌ دیگر پیچیدگی‌ های‌ این‌ سیستم‌ ها فرایند تصمیم‌گیری‌ ، هدایت‌ و کنترل‌ را برای‌ افراد مسئول‌ بسیارحساس‌ و مشکل‌ ساخته‌ است‌ . لذا برای‌ حل‌ مسائل‌ و مشکلات‌ و در نهایت‌ کمک‌ به‌ مسؤلان‌ به‌ منظورشناخت‌ و بهبود عملکرد و تصمیم‌گیری‌ در مورد سیستم‌ ها ، روشها و تکنیک‌های‌ متفاوتی‌ بوجود آمده‌ اند که‌بکارگیری‌ آنها بستگی‌ به‌ نوعی‌ سیستم‌ و مشکل‌ مربوطه‌ دارد . تجزیه‌ و تحلیل‌ های‌ ریاضی‌ مشاهده‌ عینی‌ وتجربی‌ و فنون‌ مختلف‌ پژوهش‌ عملیاتی‌ را می‌توان‌ نمونه‌ای‌ از این‌ روشها دانست‌ . طبیعی‌ است‌ که‌ هریک‌ ازروشهای‌ مذکور دارای‌ نقاط‌ قوت‌ و محدودیت‌هایی‌ می‌باشند و بکارگیری‌ همه‌ آنها در مورد یک‌ سیستم‌خاص‌ نه‌ بسادگی‌ امکان‌ پذیر است‌ و نه‌ نتیجه‌ مشابه‌ خواهد داشت‌ . یکی‌ دیگر از روشهائی‌ که‌ برای‌ شناخت‌وضع‌ موجود و بهبود عملکرد سیستم‌ها بوجود آمده‌ ، شبیه‌ سازی‌ است‌ که‌ در این‌ فصل‌ به‌ معرفی‌ آن‌می‌پردازیم‌ . شبیه‌ سازی‌ یکی‌ از پرقدرترین‌ و مفید ترین‌ ابزارهای‌ تحلیل‌ عملکرد فرایندهای‌ پیچیدة‌ سیستم‌هااست‌ . هر مهندس‌ یا مدیری‌ که‌ بخواهد اطلاعاتش‌ را کامل‌ کند باید با این‌ روش‌ آشنا باشد . مدلسازی‌ از طریق‌شبیه‌ سازی‌ تاحد زیادی‌ به‌علوم‌ کامپیوتر، ریاضیات‌ ، احتمالات‌ و آمار متکی‌ است‌ .
چون‌ شبیه‌ سازی‌ نوعی‌ مدلسازی‌ سیستم‌ است‌ لذا در بخش‌ نخست‌ سیستم‌ ها و سپس‌ مدلها و در نهایت‌شبیه‌ سازی‌ را مورد بحث‌ قرار خواهیم‌ داد .
1 ـ سیستم‌ها
برای‌ آشنایی‌ با مفهوم‌ سیستم‌ ابتدا مثالهای‌ از سیستم‌ را ارائه‌ می‌کنیم‌ و سپس‌ با جزئیات‌ بیشتر به‌ بحث‌خواهیم‌ پرداخت‌ . به‌ تشکیلات‌ یک‌ بانک‌ توجه‌ کنید . یک‌ بانک‌ تعدادی‌ انسان‌ ، ماشین‌، دفاتر، کامپیوتر،مقررات‌ اداری‌ و قوانین‌ پولی‌ و اقتصادی‌ است‌ که‌ همه‌ به‌ نوعی‌ وابسته‌ به‌ یکدیگر بوده‌ و با اثر گذاشتن‌ بر هم‌بمنظور ارائه‌ خدمات‌ بانکی‌ و کسب‌ درآمدهای‌ اقتصادی‌ دارای‌ وحدت‌ و هماهنگی‌ هستند . یک‌ واحدتولیدی‌ ، مثلاً تولید اتومبیل‌ ، مثال‌ دیگری‌ از سیستم‌ است‌ در این‌ واحد هم‌ تعداد زیادی‌ از مهندسین‌ ،کارگران‌، ماشین‌ آلات‌ ، قوانین‌ کار ، فرمولهای‌ مهندسی‌، مواد اولیه‌ و قوانین‌ تولید گردهم‌ آمده‌ و هریک‌ در راه‌هدف‌ نهایی‌ یعنی‌ تولید دارای‌ نقشی‌ بوده‌ و در اجرای‌ این‌ نقش‌ از دیگران‌ تأثیر پذیر و بر دیگران‌ تاثیر گذارمی‌باشند. مسلماً هدف‌ از ایجاد یک‌ سیستم‌ یا اداره‌ یک‌ سیستم‌ موجود، کسب‌ بهترین‌ نتایج‌ حاصل‌ از آن‌است‌. لذا در مورد سیستم‌ های‌ موجود باید تأثیر اجزاء آن‌ بریکدیگر، قوانین‌ و رابطه‌های‌ حاکم‌ برآن‌ و دیگرخصوصیات‌ آنرا شناخت‌. و اگر هدف‌ ایجاد یک‌ سیستم‌ است‌ باید بهترین‌ تعداد و ترکیب‌ اشیاء و مؤثرترین‌قوانین‌ را برای‌ آن‌ انتخاب‌ نمود . اما انتخاب‌ بهترین‌ ها خود مستلزم‌ شناخت‌ رفتار سیستم‌ با ترکیبات‌ و قوانین‌متفاوت‌ می‌باشد . در هر حال‌ لازمه‌ ایجاد یا اداره‌ مطلوب‌ یک‌ سیستم‌ ، بررسی‌ و تجزیه‌ و تحلیل‌ آن‌ است‌ .بطور کلی‌ سیستم‌ را می‌توان‌ چنین‌ تعریف‌ کرد "مجموعه‌ای‌ از اشیاء با مشخصه‌های‌ معلوم‌ ، که‌ روابط‌ بین‌ آنهاو قوانین‌ حاکم‌ بر آنها مشخص‌ است‌ . اشیاء یک‌ سیستم‌ ممکن‌ است‌ دائمی‌ یا موقت‌ باشند." مثلاً در یک‌سیستم‌ تولیدی‌ ، ماشین‌ های‌ تولیدی‌ جزء اشیاء دائمی‌ و مواد اولیه‌ و یا تولیدات‌ از اشیاء موقت‌ سیستم‌ بشمارمی‌روند . هر یک‌ از اشیاء دائمی‌ یا موقت‌ دارای‌ یک‌ یا چندین‌ مشخصه‌ هستند . اما در یک‌ بررسی‌ تنها آندسته‌مشخصهایی‌ که‌ در ارتباط‌ با هدف‌ بررسی‌ بوده‌ و نتایج‌ از آنها تأثیر پذیر است‌ مدنظر قرار گرفته‌ و بعنوان‌مشخصه‌ در مدل‌ سیستم‌ گنجانیده‌ میشوند. به‌ چگونگی‌ اشیاء ، مشخصات‌ و روابط‌ یک‌ سیستم‌ در یک‌ لحظه‌زمانی‌ وضعیت‌ سیستم‌ در آن‌ لحظه‌ می‌گویند . اغلب‌ ، تغییرات‌ خارجی‌ سیستم‌ مؤثر واقع‌ شده‌ و بعضی‌تغییرات‌ در سیستم‌ دارای‌ اثراتی‌ بر عوامل‌ خارجی‌ هستند. مجموعة‌ این‌ گونه‌ عوامل‌ خارجی‌ را که‌ بر سیستم‌مؤثر و یا از آن‌ تأثیر پذیرند محیط‌ سیستم‌ خوانند . همراه‌ با گذر زمان‌ مقدار بعضی‌ از مشخصه‌های‌ اشیاءسیستم‌ تغییر می‌یابند . این‌ تغییرات‌ نسبت‌ به‌ زمان‌ ممکن‌ است‌ بصورت‌ پیوسته‌ یا ناپیوسته‌ باشد . بطور مثال‌در یک‌ سیستم‌ بانک‌ تعداد مشتریها یکی‌ از مشخصه‌های‌ سیستم‌ است‌ که‌ تغییرات‌ آن‌ بصورت‌ ناپیوسته‌ باورود و خروج‌ مشتری‌ ها صورت‌ میگیرد . یک‌ ورود باعث‌ افزایش‌ آن‌ و یک‌ خروج‌ باعث‌ کاهش‌ آن‌ میگردد .در عوض‌ یک‌ تصفیه‌ خانه‌ را در نظر بگیرید . مایعات‌ تصفیه‌ نشده‌ و تصفیه‌ شده‌ از اشیاء سیستم‌ بوده‌ و مقدارآنها مشخصه‌ای‌ برای‌ سیستم‌ هستند. تغییرات‌ این‌ مشخصه‌ با گذر زمان‌ ارتباط‌ پیوسته‌ای‌ دارد . به‌ این‌ نوع‌سیستم‌، سیستم‌ پیوسته‌ و به‌ سیستم‌ مثال‌ قبل‌ یک‌ سیستم‌ گسسته‌ گویند .
2 ـ مدلها
همانطور که‌ گفته‌ شد برای‌ مطالعه‌ و تجزیه‌ و تحلیل‌ سیستم‌ها، روشهای‌ متفاوتی‌ وجود دارد . در مطالعه‌تجربی‌ یکی‌ سیستم‌ ، متغیرها تغییر داده‌ شده‌ و تاثیر آنها بر روی‌ سیستم‌ مشاهده‌ می‌شود . اما تعدادسیستمهای‌ که‌ بتوان‌ این‌ روش‌ را برای‌ بررسی‌ آنها بکار برد بسیار محدودند . زیرا اولاً تغییر یک‌ متغیر در یک‌سیستم‌ ممکن‌ است‌ باعث‌ دگرگونی‌ سیستم‌ و لذا بی‌ اعتباری‌ بررسی‌ و نتایج‌ حاصل‌ از آن‌ گردد . ثانیاً ایجادتغییر برای‌ مشاهده‌ عکس‌ العمل‌ رفتاری‌ در همه‌ سیستم‌ ها عملی‌ نیست‌ . علاوه‌ بر این‌ ، این‌ روش‌ ، زمانیکه‌طراحی‌ و ایجاد یک‌ سیستم‌ جدید در کار بوده‌ و برای‌ رسیدن‌ به‌ نتیجه‌ مطلوب‌ باید رفتار آن‌ مورد بررسی‌ قرارگیرد ، بی‌ معنی‌ خواهد بود . در اینگونه‌ موارد از یک‌ الگو یا مدلی‌ از سیستم‌ که‌ شامل‌ اطلاعات‌ لازم‌ برای‌بررسی‌ و تجزیه‌ و تحلیل‌ آن‌ باشد استفاده‌ می‌کنند.
بطور کلی‌ مدل‌ را می‌توان‌ چنین‌ تعریف‌ کرد «مدل‌ ، ترکیب‌ مناسبی‌ از خصوصیات‌ یک‌ سیستم‌ و اطلاعات‌مربوط‌ به‌ آن‌ است‌ که‌ به‌ منظور بررسی‌ سیستم‌ مورد استفاده‌ قرار می‌گیرد.» معمولاً نوع‌ بررسی‌، مدل‌ و میزان‌اطلاعات‌ قرار داده‌ شده‌ در انرا تعیین‌ می‌کند . لذا ممکن‌ است‌ بررسی‌ های‌ متفاوت‌، مدل‌های‌ متفاوتی‌ از یک‌سیستم‌ را لازم‌ داشته‌ باشد . بعبارت‌ دیگر سیستم‌ ها در بررسی‌ های‌ گوناگون‌ دارای‌ یک‌ مدل‌ منحصر بفردنیستند . مسئله‌ای‌ که‌ در اینجا پیش‌ می‌آید ، فراگیری‌ جزئیات‌ سیستم‌ بوسیله‌ مدل‌ و یا میزان‌ نزدیک‌ بودن‌ مدل‌به‌ واقعیت‌ است‌ . به‌ بیان‌ دیگر در موقع‌ مدلسازی‌ دو سؤال‌ مطرح‌ می‌گردد:
ــ در مدل‌ کدامیک‌ و به‌ چه‌ اندازه‌ خصوصیات‌ و جزئیات‌ سیستم‌ باید وجود داشته‌ باشد ؟
ــ میزان‌ شباهت‌ مدل‌ به‌ سیستم‌ واقعی‌ چقدر است‌ ؟
مسلماً هرچه‌ جزئیات‌ بیشتر از سیستم‌ در مدل‌ گنجانده‌ شود ،شباهت‌ زیادتری‌ به‌ سیستم‌ واقعی‌ پیدا نموده‌و رفتار آنرا بهتر نمایش‌ می‌دهد . در این‌ صورت‌ اگر نتیجه‌ای‌ از مطالعه‌ و بررسی‌ مدل‌ حاصل‌ گردد ، به‌ واقعیت‌نزدیکتر و لذا بکارگرفتن‌ آن‌ در سیستم‌ واقعی‌ عملی‌تر است‌ . از طرف‌ دیگر، وجود جزئیات‌ بیشتر در مدل‌سبب‌ مشکل‌ تر نمودن‌ مطالعه‌ و رسیدن‌ به‌ نتیجه‌ میگردد . اغلب‌ افزودن‌ جزئیات‌ بیش‌ از حد به‌ یک‌ مدل‌ باعث‌تغییر روش‌ بررسی‌ شده‌ و کلیت‌ بحث‌ از دست‌ میرود . بالعکس‌ از قلم‌ انداختن‌ بعضی‌ جزئیات‌ ، تجزیه‌ وتحلیل‌ مدل‌ را ساده‌تر و راه‌ رسیدن‌ به‌ نتیجه‌ را آسانتر و کوتاه‌ تر می‌نماید و از طرف‌ دیگر نتایج‌ حاصل‌ را ازواقعیت‌ها دورتر و بکارگیری‌ آنها را در سیستم‌ واقعی‌ بی‌ثمر خواهد ساخت‌ . بهر حال‌ ، در مدل‌ سازی‌ معیاری‌برای‌ قابل‌ قبول‌ بودن‌ شمول‌ جزئیات‌ یک‌ مدل‌ قبل‌ از بکارگیری‌ نتایج‌ در واقعیت‌ وجود ندارد . ازمسئولیت‌های‌ تحلیل‌گر است‌ که‌ در ساخت‌ مدل‌ و گنجانیدن‌ جزئیات‌ سیستم‌ در آن‌ ، با توجه‌ به‌ دقت‌ مورد نیازدر نتایج‌ ، جانب‌ تعادل‌ و اعتبار را رعایت‌ کند . این‌ تعادل‌ باید به‌ گونه‌ای‌ باشد که‌ اولاً بوسیله‌ تکنیکها و وسایل‌موجود، بررسی‌ مدل‌ امکان‌ پذیر بوده‌ و ثانیاً نتایج‌ بررسی‌ منطبق‌ یا نزدیک‌ به‌ واقعیت‌ باشد . فرایند یک‌مدلسازی‌ مطلوب‌ در زیر نشان‌ داده‌ شده‌ است‌ .

center

دلهایی‌ که‌ برای‌ مطالعه‌ سیستمها ساخته‌ و بکار برده‌ میشوند ، با توجه‌ به‌ خصوصیات‌ عمومی‌ شان‌ بطرق‌مختلف‌ دسته‌بندی‌ می‌شوند . با این‌ دسته‌بندیها نه‌ تنها انواع‌ مدلها از یکدیگر متمایز می‌سازند ، بلکه‌روش‌هایی‌ برای‌ بررسی‌ هر گروه‌ تعیین‌ می‌کنند . در مرحله‌ اوّل‌ مدلها را میتوان‌ به‌ دو دسته‌ فیزیکی‌ و ریاضی‌تقسیم‌ نمود . مدلهای‌ فیزیکی‌ ، شامل‌ خصوصیات‌ عمده‌ و فیزیکی‌ سیستم‌ واقعی‌ بوده‌ و تنها از مقیاس‌کوچکتری‌ برخوردارند. مدلهای‌ ریاضی‌ که‌ خود به‌ دو دسته‌ متمایز بنام‌ های‌ سمبولیک‌ و گرافیک‌ تقسیم‌می‌شوند ، با بکار بردن‌ سمبولها یا گرافها و چارتها سیستم‌ را نمایش‌ می‌دهند . در مدلهای‌ ریاضی‌ ،مشخصه‌های‌ سیستم‌ به‌ وسیله‌ متغیرها ، و روابط‌ موجود بین‌ آنها نمایش‌ داده‌ می‌شوند . در یک‌ تقسیم‌ بندی‌دیگر مدلها ، اعم‌ از فیزیکی‌ یا ریاضی‌ ، بدو دسته‌ ایستا و پویا تقسیم‌ می‌گردند . در یک‌ مدل‌ ایستا، یا بعد زمان‌بطور کلی‌ نادیده‌ گرفته‌ می‌شود یا وضعیت‌ یک‌ سیستم‌ در یک‌ لحظه‌ زمانی‌ بطور ایستا نشان‌ داده‌ می‌شود . درمقابل‌ ، یک‌ مدل‌ پویا به‌ طور صریح‌ گذر زمان‌ را شامل‌ بوده‌ و رابطه‌ وضعیت‌ سیستم‌ و زمان‌ را به‌ نمایش‌می‌گذارد . مدلهای‌ ریاضی‌ با یک‌ دیدگاه‌ دیگر شامل‌ مدلهای‌ تحلیلی‌ و عددی‌ می‌شوند. این‌ تقسیم‌ بندی‌بیشتر با توجه‌ به‌ روش‌ بررسی‌ مدل‌ و کسب‌ نتایج‌ انجام‌ شده‌ است‌ . بالاخره‌ نوع‌ دیگر تقسیم‌ بندی‌ مدلها،بصورت‌ قطعی‌ و احتمالی‌ است‌ . کلیه‌ تغییرات‌ در یک‌ مدل‌ قطعی‌، معین‌ و براساس‌ روابط‌ غیر احتمالی‌صورت‌ می‌گیرد، اما در یک‌ مدل‌ احتمالی‌، حداقل‌ قسمتی‌ از تغییرات‌ یا روابط‌، تصادفی‌ و احتمالی‌ است‌.نمودار زیر دسته‌بندی‌ مدلها را نشان‌ می‌دهد .

center

3 ـ شبیه‌ سازی‌
همانطور که‌ ذکر شد یکی‌ از روشهای‌ تجزیه‌ و تحلیل‌ سیستم‌ها ، شبیه‌ سازی‌ است‌ . این‌ که‌ مفهوم‌ دقیق‌شبیه‌ سازی‌ چیست‌ و چه‌ موقع‌ از آن‌ استفاده‌ می‌شود و دارای‌ چه‌ کاربردهایی‌ است‌ و چه‌ مزایا و معایبی‌ دارد ودارای‌ چه‌ فرایندی‌ است‌ ،بحث‌ هایی‌ هستند که‌ در این‌ بخش‌ به‌ آنها خواهیم‌ پرداخت‌.
برخلاف‌ بسیاری‌ از علوم‌ فنی‌ که‌ می‌توانند برحسب‌ رشته‌ای‌ که‌ منشاء آنها است‌ رده‌بندی‌ شوند (مانندفیزیک‌ یا شیمی‌) ، شبیه‌ سازی‌ در تمام‌ رشته‌ها قابل‌ استفاده‌ است‌ . انگیزه‌ اصلی‌ شبیه‌ سازی‌ ریشه‌ در برنامه‌های‌ فضایی‌ دارد ، اما حتی‌ یک‌ بررسی‌ غیر رسمی‌ نوشته‌های‌ مربوط‌ به‌ شبیه‌ سازی‌ ، می‌تواند زمینه‌ وسیع‌کاربردهای‌ فعلی‌ آن‌ را نشان‌ دهد . به‌ عنوان‌ مثال‌ رابرت‌ شانون‌ در کتاب‌ خود (علم‌ و هنر شبیه‌ سازی‌سیستم‌ها) از کتابهایی‌ که‌ در رابطه‌ با کاربرد شبیه‌ سازی‌ در موارد زیر نوشته‌ شده‌اند نام‌ می‌برد . این‌ مواردعبارتند از بازرگانی‌ ، اقتصاد، بازاریابی‌، تعلیم‌ و تربیت‌، سیاست‌ ، علوم‌ اجتماعی‌ ، علوم‌ رفتاری‌، روابط‌بین‌الملل‌ ، ترابری‌، نیروی‌ انسانی‌، اجرای‌ قوانین‌ ، مطالعات‌ شهری‌ و سیستم‌های‌ جهانی‌. بعلاوه‌ تعداد بیشمارمقالات‌ فنی‌ ، گزارشها و رساله‌های‌ دورة‌ دکترا و کارشناسی‌ ارشد، تقریباً در همه‌ زمینه‌های‌ اجتماعی‌ ،اقتصادی‌، فنی‌ و انسانی‌، گواه‌ بر تأثیر و رشد گسترده‌ استفاده‌ از شبیه‌ سازی‌ در تمام‌ جنبه‌های‌ زندگی‌ دارد .
[ جمعه 23 اردیبهشت‌ماه سال 1390 ] [ 04:11 ب.ظ ] [ حسن ]

<< 1 ... 4 5 6 7 8 >>

.: Weblog Themes By Iran Skin :.

آرشیو مطالب
آمار سایت
تعداد بازدید ها: 46104