چکیده. 1

فصل اول: مقدمه  2

1-1     تعریف مسئله. 2

1-2     اهمیت و ضرورت انجام کار. 3

1-3     روند ارائه مطالب… 4

فصل دوم: اهمیت پیش‌بینی قابلیت اعتماد  5

2-1     معرفی قابلیت اعتماد و پیش‌بینی آن.. 5

2-2     مفاهیم، تعاریف و مدل‌های ریاضی در بحث قابلیت اعتماد. 6

2-3     روند موجود در صنایع مختلف…. 9

2-4     مراحل ایجاد یک محصول.. 10

2-5     فرایند خدمات پس از فروش…. 12

2-6     نیاز به سیستم با بازخورد سریع. 13

2-7     انواع خرابی‌های محصول.. 13

2-8     جمع آوری داده‌ها 15

2-8-1      داده کامل.. 16

2-8-2      داده سانسور شده 17

2-9     آزمایش تشدیدی طول عمر. 19

فصل سوم: روش‌های پیش‌بینی قابلیت اعتماد  22

3-1     تقسیم‌بندی مدل‌های موجود در بحث قابلیت اعتماد. 22

3-2     مدل‌های موجود برای پیش‌بینی قابلیت اعتماد. 23

3-3     مدل بیز برای پیش‌بینی قابلیت اعتماد سیستم‌ها 27

3-4     دلایل استفاده از بیز. 28

3-4-1      داده‌های کم و پراکنده 28

3-4-2      استفاده از نظرات خبره 28

3-5     مزایا و معایب استفاده از روش بیز. 29

3-6     مطالعات انجام شده در زمینه‌ی پیش‌بینی قابلیت اعتماد. 29

فصل چهارم: برآورد بیز قابلیت اعتماد بر اساس توزیع وایبال با توزیع‌های پیشین متفاوت برای پارامتر مقیاس    32

4-1     قضیه و مدل بیز. 32

4-2     استفاده از نظریه بیز در برآورد پارامترهای توزیع خرابی.. 33

4-2-1      اطلاعات ورودی به مدل. 34

4-2-2      اطلاعات خروجی از مدل. 34

4-3     مدل وایبال.. 34

4-4     بررسی مسئله و ارائه مدل.. 35

4-4-1      توزیع گاما 36

4-4-2      توزیع گامای معکوس… 38

4-4-3      توزیع نرمال قطع شده 39

4-5     بررسی رفتار پارامتر مقیاس و تابع قابلیت اعتماد با توجه به توزیع‌های پیشین مختلف…. 39

4-6     بررسی حالتی که پارامتر β مقادیر مختلفی دارد. 44

4-7     مثال عددی.. 46

4-7-1      تخمین پارامترهای توزیع پیشین α.. 47

4-7-2      برآورد پارامتر α توزیع وایبال به روش بیز. 48

4-7-3      نتایج بدست آمده 49

4-8     بررسی جنبه‌های کاربردی مدل ارائه شده. 50

4-8-1      مثال کاربردی از دیدگاه تولیدکننده 51

4-8-2      مثال کاربردی از دیدگاه مصرف‌کننده 53

فصل پنجم: پیش‌بینی درصد افزایش قابلیت اعتماد بر اساس درصد افزایش پارامتر مقیاس در توزیع وایبال   56

5-1     برآورد قابلیت اعتماد بر اساس توزیع پیشین گسسته. 56

5-2     مثال عددی.. 57

5-3     تاثیر درصد افزایش مقدار قابلیت اعتماد در پارامتر α.. 58

فصل ششم: نتیجه‌گیری    60

6-1     اهمیت مدل ارائه شده. 60

6-2     بررسی نتایج بدست آمده. 61

6-3     پیشنهاداتی برای ادامه‌ی تحقیق.. 62

 

پیوست I : انواع توزیع‌های آماری.. 63

پ-1- توزیع نمایی.. 63

پ-2- توزیع گاما 64

پ-3- توزیع گامای معکوس… 65

پ-4- توزیع نرمال قطع شده 66

پیوست II : برآوردگر بیز. 68

پیوست III : توابع بسل و گاما 70

پ-1- تابع بسل.. 70

پ-2- تابع گاما 71

پیوست IV : برآورد حداکثر درستنمایی پارامترهای توزیع وایبال.. 74

مراجع  7  

  

چکیده

در این پایان‌نامه به ارائه مدلی برای پیش‌بینی قابلیت اعتماد محصولات تعمیرناپذیر بعد از معرفی آن به بازار می‌پردازیم. فرض بر این است که نرخ خرابی‌های محصول از توزیع وایبال پیروی می‌کند. همچنین فرض می‌کنیم پارامتر شکل این توزیع مقدار ثابت و از قبل معینی دارد و پارامتر مقیاس آن به صورت متغیر تصادفی است که برای برآورد آن از نظریه بیز استفاده می‌کنیم. در واقع از بیز  برای ادغام اطلاعات گذشته مربوط به خرابی‌های محصولات قبل و اطلاعات اندک و پراکنده‌ای که برای محصول جدید در اختیار است، بهره می‌گیریم. در این پایان نامه به بررسی انواع توزیع‌های پیشین از جمله توزیع پیشین گاما، نمایی، گامای معکوس و نرمال قطع شده برای پارامتر α می‌پردازیم. مدل مطرح شده نتایج دقیق‌تر و منطقی‌تری نسبت به مدل‌های کلاسیک موجود برای پیش‌بینی قابلیت اعتماد ارائه می‌دهد چراکه هم از اطلاعات گذشته و هم از داده‌های فعلی خرابی محصول جدید در برآورد پارامترهای آن بهره می‌گیرد. در بحث برآورد پارامتر هرچه از اطلاعات بیشتری برای این تخمین استفاده کنیم نتایج بدست آمده دارای اعتبار بیشتری است. همچنین این مدل از جنبه‌ی مدیریتی نیز دارای اهمیت  بسیاری است چراکه برای دستیابی به نتایج منطقی و قابل فهم از نظرات خبره نیز در مدل بهره گرفتیم. در واقع اهمیت استفاده از آمار بیز در مباحث قابلیت اعتماد از دو جنبه است. اول آن‌که مشکل  کمبود داده‌ها را برطرف می‌کند و دوم اینکه می‌توان از نظر خبره در برآورد پارامترها استفاده کرد. و در نهایت مدل ارائه شده در صنعت به راحتی با جمع‌ آوری اطلاعات مربوطه  قابل کاربرد بوده و می‌توان مدل پیشنهادی را به سادگی مورد استفاده قرار داد.

 

کلمات کلیدی: 1- پیش‌بینی قابلیت اعتماد  2- نظریه بیز  3- توزیع وایبال  4- اطلاعات پیشین

 

1-    فصل اول

فصل اول: مقدمه

امروزه پیشرفت سریع صنایع امری ضروری است. در کنار این پیشرفت نیاز مصرف کنندگان به کالاهایی با قابلیت اعتماد بالا، صنعت را به سمت تولید کالای با کیفیت ترغیب می‌کند. در این میان پیش‌بینی قابلیت اعتماد از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. مدیران صنایع برای تعیین ضمانت محصولات خود و همچنین برآورد هزینه‌ها نیازمند این پیش‌بینی هستند. بنابراین با توجه به آن‌چه بیان شد، دقت این امر دارای اهمیت زیادی است. هرچه مدل ارائه شده برای پیش‌بینی قابلیت اعتماد دقیق‌تر باشد، دارای اعتبار بیشتری است. در این فصل به بیان اهمیت موضوع پیش‌بینی قابلیت اعتماد و ضرورت مطالعه آن می‌پردازیم.

1-1   تعریف مسئله

روند فعلی موجود در صنایع مختلف، به طوری که در فصل 2 به آن اشاره می‌شود، این نکته را اذعان می‌دارد که برقراری سیستمی با قابلیت ارجاع سریع میزان خرابی‌های محصول و یا برآورد قابلیت اعتماد آن، از ضروریات هر صنعت است. مدل‌های موجود برای پیش‌بینی قابلیت اعتماد محصول جدید دارای محدودیت‌هایی هستند که باعث ارائه نتایج نادرست می‌شوند و این امر ناشی از کمبود اطلاعات و داده‌های خرابی است.

سوالی که در این پایان‌نامه به دنبال جواب آن هستیم به صورت زیر بیان می‌شود

« چگونه می‌توان قابلیت اعتماد یک محصول جدید را، بر اساس داده‌های محدودی که در اختیار است، به درستی پیش‌بینی کرد؟ »

تحقیقات گسترده‌ای برای پاسخگویی به این سوال صورت گرفته است که در فصول آینده به آن می‌پردازیم. روش‌های مختلفی برای پیش‌بینی قابلیت اعتماد ارائه شده است که از این جمله می‌توان به نظریه بیز اشاره کرد و می‌تواند راه‌گشای مشکل اندک بودن تعداد داده‌ها باشد. لذا در این تحقیق استفاده از آمار بیز برای پیش‌بینی قابلیت اعتماد محصول پیشنهاد می‌شود. بنابراین هدف از این پایان نامه را می‌توان به شرح زیر مطرح نمود.

« ارائه مدلی برای پیش‌بینی قابلیت اعتماد در مراحل اولیه معرفی محصول جدید و استفاده از نظریه بیز برای برطرف کردن مشکل کمبود داده‌ها »

زمانی‌که می‌خواهیم قابلیت اعتماد یک محصول، خصوصاً محصولاتی با حجم بالای فروش ( و یا به عبارتی محصولات پر مصرف) را پیش‌بینی کنیم،  زمان تا اولین خرابی مد نظر قرار می‌گیرد. بنابراین چنین محصولاتی برای پیش‌بینی قابلیت اعتماد جز محصولات تعمیرناپذیر محسوب می‌شوند. در عمل این فرض دور از واقعیت نیست، چراکه این محصولات به ندرت بیش از یک بار تحت تعمیر قرار می گیرند. پس به طور خلاصه این تحقیق بر محصولات تعمیرناپذیر و اولین زمان تا خرابی آن‌ ها متمرکز است.

 

ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود اس

1-1- مقدمه. 3

1-2- تاریخچه. 3

1-3- بیان موضوع. 6

1-4- اهمیت و ضرورت تحقیق. 7

1-5- اهداف تحقیق. 7

1-6- سؤالات تحقیق. 8

1-7- روش تحقیق. 8

1-8- نوآوری و جنبه جدید بودن تحقیق. 9

1-9- تعریف متغیرهای تحقیق. 9

فصل دوم: بر ادبیات و پیشینه تحقیق

2-1- مقدمه. 11

بر ادبیات تحقیق. 11

2-3- دانش نگهداری و تعمیرات (نت) 13

2-3-1 دوره نخست وBM.. 13

2-3-2 دوره دوم و TPM.. 13

2-3-3 دوره سوم و RCM 15

2-3-3-1 دست‌آوردهای جدید نت در این دوره 15

2-4- توقعات رو به رشد مربوط به نگهداری و تعمیرات.. 16

2-4-1 نگهداری و تعمیرات اضطراری یا (EM) 17

2-4-2 نگهداری و تعمیرات اصلاحی یا (CM) 17

بر تحقیقات انجام شده 17

2-6- لزوم ایجاد سیستم طبقه بندی و کدینگ کالا. 22

2-6-1 مهمترین فوائد سیستم کدگذاری.. 22

2-6-2 تعیین کد پیشنهادی مناسب برای تجهیزات و ماشین آلات اصلی شرکت.. 22

2-7- فناوری شبكه عصبی.. 24

2-7-1 حوزه های كاربردی شبكه های عصبی.. 26

2-8- فناوری الگوریتم ژنتیك… 26

2-9- مروری بر كاربردهای تجاری.. 27

2-9-1 بازاریابی.. 27

2-9-2 بانكداری و حوزه های مالی.. 29

2-9-3 پیش بینی.. 30

2-9-4 سایر حوزه های تجاری.. 30

2-10- مزایای استفاده از فناوری های هوش مصنوعی.. 30

2-11- نتیجه گیری.. 31

فصل سوم: روش اجرای تحقیق

3-1- مقدمه. 33

3-2- مدل مسئله. 34

3-3- فرایند حل. 34

3-3-1 نحوه نظارت بر روی پارامترهای موثر بر روی سیستم. 34

3-3-2 پارامترهای موثر بر روی سیستم مورد شبیه سازی.. 35

3-3-3 عملیات فازی.. 36

3-3-4 ایجاد اعداد فازی.. 37

3-3-5 مفاهیم اساسی از فازی کردن. 37

3-3-6 مقایسه اعداد فازی.. 38

3-3-7 ایجاد ماتریس زمانی.. 42

 

3-3-8 پیاده سازی الگوریتم ژنتیک… 43

3-4- تعیین اعتبار. 44

3-5- نتیجه گیری.. 49

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها

4-1- مقدمه. 51

4-3- تجزیه و تحلیل داده های بدست آمده 62

4-4- نتیجه گیری.. 64

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- مقدمه. 66

5-2- نتیجه گیری.. 66

منابع و مآخذ. 70

فهرست منابع انگلیسی.. 70

پیوست ها 72

 

 چکیده

در این تحقیق سعی شده تا سیستم تعمیرات و نگهداری به منظور پیش بینی خرابی­های ماشین شبیه­سازی شود. در ابتدا مثالی از روش­های سنتی شبیه­سازی ارائه می شود. سپس سعی در پیاده سازی یک روش شبیه سازی خواهیم داشت، که این مهم با بررسی عوامل موثر بر روی سیستم شبیه سازی  و دادن وزن به هر کدام از پارامترها به منظور مشخص نمودن اهمیت نقش آنها در سیستم صورت می پذیرد. سپس  با قرار دادن حس­گرهایی بر روی پارامترهای سیستم مورد شبیه سازی، اطلاعاتی را از بخش­های مختلف دستگاه دریافت کرده و بعد از آن سعی می شود تا از طریق عملیات فازی سازی، نقش پارامترها را بر روی یکدیگر بررسی شود. با بررسی اعتبار سیستم، در صورت لزوم دست به تغییرات لازم، با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک بر روی پارامترها زده تا جایی که عملیات شبیه­سازی ­نزدیک به واقعیت پیاده­سازی شود. در این روش از شبیه­سازی، سیستم کاملا درگیر با محیط و شرایط وارد بر آن است و این عامل باعث می شود که کار شبیه سازی بیشتر به واقیت نزدیک شود، تا روش­هایی نظیر روش های آماری که از شرایط محیطی سیستم تا حدودی چشم پوشی می کنند. با توجه به حسگرهایی که در سیستم شبیه سازی قرار داده شده، کار شبیه سازی واقعی تر جلوه خواهد کرد و می تواند خود را با تغییرات پیش بینی نشده وفق دهد. و در ضمن باید به این نکته نیز توجه داشت که پارامترها تحت شرایط مختلف بر روی هم اثر دارند، که با عملیات     فازی­سازی سعی شده شبیه سازی معتبری صورت گیرد. سیستم شبیه­سازی طراحی شده این امکان را فراهم می کند که با بررسی شرایط مختلف و به منظور بهبود نتایج بتوان در مقادیر بعضی از پارامترها و یا  وزن آن ها تغییراتی ایجاد نمود.

کلمات کلیدی: شبیه سازی، خطوط مونتاژ، تبادل اطلاعات، فازی سازی، ماتریس زمانی، عملکرد سیستم

 

 

-1- مقدمه

روش طراحی آزمایش­ها کاربرد وسیعی در زمینه ­های مختلف پیدا کرده است. در حقیقت، آزمایش را       می توان به عنوان بخشی از فرایند علمی و یکی از روش­های یادگیری در مورد چگونگی عملکرد فرایندها یا سیستم در نظر گرفت. در دنیای مهندسی طراحی آزمایش­ها ابزاری مهم جهت بهبود عملکرد یک فرایند تولید محسوب می­ شود. طراحی آزمایش­ها به فرایند انجام آزمایش با هدف جمع آوری داده مناسب و تحلیل آنها از روش­های آماری جهت کسب نتایج معتبر اشاره دارد (Mendes et al 2005, 413-431).

با توجه به پیشرفت­های تکنولوژی و پیچیدگی سازمان­ها و سیستم­ها انسان ناگزیر است برای حل مسایل و مشکلات مختلف تصمیم ­گیری و کنترل بسیار حساس و دشواری داشته باشد. با توجه به اینکه تصمیم ­گیری یک امر ضروری و حیاتی برای مدیران می باشد، مدیران به سمت فرایندها و یا ابزاری می­روند که بتواند در این تصمیم­ گیری­ ها کمترین ریسک و هزینه را داشته باشند. یکی از این فرایندها تکنیک شبیه­سازی است که مدیران می­توانند با بهره گرفتن از این تکنیک عملکرد خود را تحلیل و فرایند تصمیم گیری را پیش بینی، مقایسه و بهینه­سازی کنند (Aoyama and Nomoto 1999, 9).  شبیه­سازی یکی‌ از روش­هایی است‌ که‌ برای‌ شناخت ‌وضع‌ موجود و بهبود عملکرد سیستم­ها به وجود آمده‌ و یکی‌ از پرقدرترین‌ و مفیدترین‌ ابزارهای‌ تحلیل‌ عملکرد فرایندهای‌ پیچیده سیستم­ها است.‌

 

ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود اس

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                       صفحه

1

1-1- مقدمه. 2

1-2- مسأله اول.. 5

1-3- مسأله دوم. 6

1-4- ضرورت تحقیق.. 8

1-5- اهداف تحقیق.. 9

1-6- محدودیت­های تحقیق.. 9

بر ادبیات موضوع) 10

2-1- مقدمه. 11

2-2- کاربرد تئوری مجموعه­های فازی در زنجیره تأمین.. 11

2-3- استفاده از استراتژی­ های فرابارانداز و ارسال مستقیم در زنجیره تأمین.. 15

2-4- یكپارچه كردن  مسیریابی و زمانبندی وسایل نقلیه و استراتژی فرابارانداز 19

2-5-جمع بندی: خلاء در تحقیقات پیشین.. 21

23

3-1- مقدمه. 24

3-2- تئوری مجموعه­های فازی.. 24

3-4- تعریف مسأله اول.. 26

3-4-1- مفروضات مسأله اول.. 27

3-4-2- مدل ریاضی مساله اول.. 28

3-5- رویكرد حل مسأله اول.. 34

3-5-1- پرداختن به محدودیت­های فازی.. 34

3-5-2- پرداختن به توابع هدف.. 40

3-6- ضرورت یكپارچه كردن مسیریابی و زمانبندی وسایل نقلیه و استراتژی فرابارانداز 42

3-7- تعریف مسأله دوم. 43

3-7-1- مفروضات مسأله دوم. 45

3-7-2- مدل ریاضی مسأله دوم. 46

3-8- رویكرد حل مسأله دوم. 53

3-8-1- نحوه نمایش جواب و تولید جمعیت اولیه. 54

3-8-2- ارزیابی میزان برازندگی كروموزوم­ها 58

3-8-3- عملگر انتخاب.. 60

3-7-4- عملگر همگذری.. 61

3-7-5- عملگر جهش…. 62

3-7-6- نحوه اصلاح كروموزوم­های نامعتبر. 63

3-7-7- روش جستجوی محلی.. 65

66

4-1- نتایج محاسباتی مسأله اول.. 67

4-2- نتایج محاسباتی مسأله دوم. 72

4-2-1- تولید مسائل نمونه و تنظیم پارامترهای الگوریتم. 73

4-2-2- تحلیل نتایج.. 75

82

4-1- جمع بندی.. 83

5-2- تحقیقات آتی.. 85

.. 86

 

 

 

فهرست جدول­ها

عنوان                                                                                                                                       صفحه

مطالعات صورت گرفته در ارتباط با بهره گرفتن از تئوری مجموعه­های فازی در برنامه ­ریزی زنجیره تأمین.. 15

شاخص محصولات مختلف خرده فروش­ها 56

ابعاد اولین مسأله نمونه. 68

حداقل و بزرگترین مقدار توابع هدف برای اولین مسأله نمونه. 68

نتایج اولین مسأله نمونه. 69

ابعاد دومین مسأله نمونه. 70

حداقل و بزرگترین مقدار توابع هدف برای دومین مسأله نمونه. 71

نتایج دومین مسأله نمونه. 71

ابعاد مسائل نمونه تولید شده 73

توزیع­های یكنواخت به منظور تولید پارامترهای مورد نیاز 74

 

ارزیابی عملكرد در ارتباط با  اولین مسأله نمونه. 77

ارزیابی عملكرد در ارتباط با دومین مسأله نمونه. 77

ارزیابی عملكرد در ارتباط با سومین مسأله نمونه. 78

ارزیابی عملكرد در ارتباط با  چهارمین مسأله نمونه. 78

ارزیابی عملكرد در ارتباط با پنجمین مسأله نمونه. 79

ارزیابی عملكرد در ارتباط با ششمین مسأله نمونه. 79

 

 

فهرست شكل­ها

عنوان                                                                                                                                       صفحه

عملیات استراتژی فرابارانداز 17

نمودار عدد فازی مثلثی.. 26

شبكه زنجیره تأمین مورد بررسی.. 27

نمودار معیار امكان.. 36

نمودار معیار الزام. 36

نمودار معیار اعتبار 37

نمودار معیار درستنمایی.. 39

نمایش شماتیک از شبكه زنجیره تأمین مورد بررسی.. 45

نمایش ساختار كروموزوم برای مثال (3-3) 56

روش اصلاح چرخهای.. 64

اختلاف بین مقدار تابع هدف اول در حداقل سطح رضایت­مندی و مقدار بهینه با توجه به سطوح اطمینان مختلف برای اولین مسأله نمونه  69

اختلاف بین مقدار تابع هدف دوم در حداقل سطح رضایت­مندی و مقدار بهینه با توجه به سطوح اطمینان مختلف برای اولین مسأله نمونه. 70

اختلاف بین مقدار تابع هدف اول در حداقل سطح رضایت­مندی و مقدار بهینه با توجه به سطوح اطمینان مختلف برای دومین مسأله نمونه. 72

اختلاف بین مقدار تابع هدف دوم در حداقل سطح رضایت­مندی و مقدار بهینه با توجه به سطوح اطمینان مختلف برای دومین مسأله نمونه. 72

تعداد جواب­های غیرموجه موجود در هر نسل.. 76

تاثیر نگهداری موقت در باراندازهای میانی بر هزینه­ های زنجیره تأمین.. 80

 

 

1-1- مقدمه

رقابتی بودن بازارها، معرفی و وجود محصولاتی با عمر کوتاه و بالا بودن انتظارات مشتریان در ارتباط با کیفیت و زمان تحویل محصولات، ایجاب می­كنند كه محصولات در مقدار، مكان، زمان و قیمت مناسب عرضه شوند كه این خود ضرورت ایجاد هماهنگی تولید­کنندگان با تأمین­کنندگان مواد اولیه و توزیع­کنندگان محصولات را ایجاب می­ کند.

زنجیره تأمین به عنوان یک ساختار یکپارچه شامل تعدادی از فعالیت­ها به طور مثال فعالیت خرید، تولید، نگهداری و توزیع می­ شود. این فعالیت­ها به منظور تهیه مواد ­اولیه، تبدیل مواد ­اولیه به محصولات نهایی و تحویل محصولات به مشتریان انجام می­شوند. مدیریت صحیح این فعالیت­ها موجب بهبود عملكرد زنجیره خواهد شد از این­ رو مدیریت زنجیره تأمین را می­توان به عنوان مدیریت جریان اطلاعات، محصولات و منابع مالی در زنجیره تعریف کرد [1].  فرایند برنامه ­ریزی زنجیره تأمین به عنوان یكی از مهمترین فرایندهای مدیریت زنجیره تأمین به منظور یكپارچه و هماهنگ كردن فعالیت­های مذكور در بین اعضای مختلف زنجیره انجام می­ شود [2]. برنامه ­ریزی زنجیره تأمین بسته به افق برنامه ­ریزی به سه دسته تقسیم ­بندی می­ شود:

• برنامه ­ریزی استراتژیک: این فاز از برنامه ­ریزی به طراحی ساختار زنجیره تأمین مربوط بوده و افق زمانی مورد بررسی در این فاز بین پنج تا ده سال می­باشد.
• برنامه ­ریزی تاکتیکی (افق زمانی میان مدت): در این سطح از برنامه ­ریزی در ارتباط با استفاده بهینه از ظرفیت منابع مختلف از جمله تأمین­کنندگان، تولیدکنندگان و مراکز­ توزیع
  تصمیم ­گیری می­ شود. افق زمانی مورد بررسی در برنامه ­ریزی تاكتیكی یک تا دو سال است.
• برنامه ­ریزی عملیاتی: افق زمانی مربوط به این سطح از برنامه ­ریزی هفتگی بوده و در ارتباط با مسائلی از قبیل مسیریابی وسایل نقلیه، برنامه ­ریزی تولید و توزیع روزانه تصمیم ­گیری می­ شود [1].

هدف هر زنجیره تأمین افزایش سودآوری زنجیره از طریق كاهش هزینه­ها و افزایش سطح
خدمت­دهی است. طرح توزیع به عنوان یكی از عوامل ایجاد هزینه در زنجیره تأمین، عملكرد زنجیره را تحت تأثیر قرار داده و تقریبا 30 درصد از قیمت محصول نهایی را شامل می­ شود [3]. بنابراین استفاده از استراتژی­ های مناسب توزیع به منظور كاهش هزینه­ های حمل­ و نقل و افزایش سطح
خدمت­دهی می ­تواند باعث افزایش سودآوری زنجیره شود. در میان استراتژی­ های مختلف توزیع استراتژی فرابارانداز[1] به عنوان یک تكنیک لجستیک موثر محصولات ارسال شده از تأمین­كنندگان مختلف را دریافت کرده و بدون نگهداری موجودی آنها را مطابق با مقصدهایشان به گروه­های مشخصی دسته­بندی و ارسال می­ کند. این استراتژی با دسته­بندی كردن محصولات و در نتیجه تكمیل ظرفیت وسایل نقلیه باعث كاهش هزینه­ های حمل و نقل می­ شود.

از آن­جایی­كه قرار دادن محصولات مختلف در یک گروه مشخص مستلزم ورود همزمان آن­ها به بارانداز میانی و منتج به ملاقات مشتری­های مختلف (سفارش دهندگان محصولات) می­ شود، لذا مسیریابی و زمانبندی وسایل نقلیه ورودی و خروجی به منظور بهینه كردن عملیات استراتژی فرابارانداز ضروری است.

از طرفی دیگر، در نظر گرفتن شرایط دنیای واقعی از جمله غیر قابل پیش ­بینی بودن انتظارات مشتریان و همچنین وجود روابط پیچیده بین اعضای زنجیره، باعث ایجاد یک درجه مهمی از عدم قطعیت در زنجیره تأمین می­ شود. نادیده گرفتن عدم قطعیت موجود در زنجیره تأمین باعث ضعف در عملكرد زنجیره خواهد شد. بنابراین شناخت منابع ایجاد عدم قطعیت و استفاده از رویكردهای مناسب برای برطرف كردن این عدم قطعیت به منظور افزایش سودآوری زنجیره ضروری است. سه منبع ایجاد عدم قطعیت در زنجیره تامین عبارتند از:

• عدم قطعیت در عرضه: این عدم قطعیت در اثر تغییر در عملکرد تأمین­کنندگان به علت تأخیر در تحویل­ها به وجود می­آید.
• عدم قطعیت در فرایند: این عدم قطعیت از غیر قابل اعتماد بودن فرایند تولید به دلیل خرابی ناگهانی ماشین آلات، تغییر در عملکرد نیروی انسانی و غیره ناشی می­ شود.
• عدم قطعیت در تقاضا: این عدم قطعیت مهمترین عامل ایجاد عدم قطعیت در زنجیره تأمین بوده و از نوسانات موجود در تقاضا و پیش ­بینی نادرست ناشی می­ شود [4].

رویكردهای  تحلیلی (احتمالی)، رویکردهای شبیه­سازی و رویکردهای پیوندی بر اساس ترکیبی از مدل­های تحلیلی و شبیه­سازی، از جمله رویكردهای مورد استفاده برای برطرف كردن عدم قطعیت­ موجود در زنجیره تأمین می­باشند. مدل­های تعیین شده در این رویکردها، عدم قطعیت موجود در زنجیره تأمین را به وسیله توزیع­های احتمالی به دست آمده از داده ­های آماری نمایش می­دهند. از آن­جایی كه استفاده از این رویكردها با مشكلاتی نظیر عدم دسترسی به داده ­های آماری قابل اعتماد همراه است استفاده از رویكردهای دیگر ضروری به نظر می­رسد. یكی دیگر از رویكردهای مورد استفاده برای برطرف كردن عدم قطعیت موجود در زنجیره تأمین، استفاده از تئوری
مجموعه­های فازی است [5]. قابل ذكر است كه تئوری مجموعه­های فازی علاوه بر برطرف كردن مشكل فوق، دارای تطابق بیشتری با مسائل دنیای واقعی است.

با توجه به توضیحات بالا، واضح است كه یكپارچه و هماهنگ كردن طرح­های تهیه­­ مواد اولیه، تولید و توزیع، بررسی منابع ایجاد عدم قطعیت در زنجیره تأمین و استفاده از یک رویكرد مناسب برای برطرف كردن این منابع و همچنین انتخاب استراتژی­ های مناسب برای توزیع محصولات از عوامل مهم بقای زنجیره تأمین در بازارهای امروزی هستند.

از این رو در این تحقیق ، یكپارچه كردن طرح­های تهیه مواد اولیه، تولید و توزیع در یک افق زمانی میان مدت در یک زنجیره تأمین پنج سطحی، چند محصولی و چند دوره­ای با در نظر گرفتن عرضه، تولید و تقاضای فازی با هدف حداقل كردن هزینه­ها و طراحی یک سیستم توزیع به موقع مورد بررسی قرار می­گیرد. در زنجیره تأمین مورد بررسی از استراتژی­ های فرابارانداز و ارسال مستقیم برای توزیع محصولات استفاده می­ شود. استفاده از استراتژی فرابارانداز مستلزم بررسی همزمان مسیریابی و زمانبندی وسایل نقلیه ورودی و خروجی می­باشد. اما از آن­جایی كه یكپارچه كردن مسیریابی و زمانبندی وسائل نقلیه و استراتژی فرابارانداز در مسئله مذكور باعث افزایش پیچیدگی خواهد شد، لذا به منظور كاهش پیچیدگی مسئله، زنجیره­ای با سطوح کمتر مورد بررسی قرار می­گیرد. بنابراین، در این تحقیق دو مسأله مذكور یعنی یكپارچه كردن طرح­های تهیه مواد اولیه، تولید و توزیع و یكپارچه كردن مسیریابی و زمانبندی وسائل نقلیه و استراتژی فرابارانداز به ترتیب تحت عنوان­های مسأله اول و مسأله دوم مورد بررسی قرار می­گیرند.

[1] Cross docking

 

ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود اس

چکیده………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 1

فصل اول:مقدمه

1-1- مروری بر کاربرد سیستم­های خبره………………………………………………………………………………………………………… 2

1-2- اهمیت موضوع، هدف از انجام تحقیق و روش انجام آن………………………………………………………………………….. 4

1-3- معرفی فصل­های بعدی……………………………………………………………………………………………………………………….. 5

فصل دوم: پیاده سازی یک سیستم کنترل فرایند آماری

2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6

2-2- کنترل کیفیت…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 6

2-3- کنترل فرایند آماری……………………………………………………………………………………………………………………………. 7

2-3-1- نقش انحرافات تصادفی و با دلیل در تغییر پذیری کیفیت…………………………………………………………………. 8

2-3-2- پیاده­سازی یک سیستم کنترل فرایند آماری………………………………………………………………………………… 10

2-4- پیش نیاز­های پیاده­سازی……………………………………………………………………………………………………………………. 11

2-5- طراحی سیستم اندازه ­گیری و جمع­آوری داده ­ها در کنترل فرایند آماری……………………………………………………. 12

2-5-1- تعیین پارامتر­های کنترلی………………………………………………………………………………………………………….. 12

2-5-2- تعیین پریود اندازه ­گیری…………………………………………………………………………………………………………… 13

2-5-3- تعیین حدود کنترلی برای هر یک از پارامترها……………………………………………………………………………… 14

2-5-4- تعیین روش اندازه ­گیری و دستورالعمل­های مورد نیاز برای ثبت داده ­ها و انجام اقدامات اصلاحی……….. 15

2-6- تعیین سیاست­ها و استراتژی های ارتقاء کیفیت………………………………………………………………………………………. 15

2-7- آموزش…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 16

2-8- تعیین ساختار اجرایی………………………………………………………………………………………………………………………… 17

2-9- تجزیه و تحلیل………………………………………………………………………………………………………………………………… 19

2-10- مشکلات اجرایی کنترل فرایند آماری……………………………………………………………………………………………….. 19

2-11- جمع­بندی…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 22

فصل سوم: طراحی سیستم خبره جهت استفاده در کنترل فرایند آماری

3-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 23

3-2- سیستم های خبره……………………………………………………………………………………………………………………………… 23

3-3- تعیین پروژه جهت طراحی سیستم خبره………………………………………………………………………………………………… 27

3-3-1- انتخاب الگوی مناسب…………………………………………………………………………………………………………….. 27

3-3-2- عواید سیستم…………………………………………………………………………………………………………………………. 28

3-3-3- ابزار­های مورد نیاز برای طراحی……………………………………………………………………………………………….. 29

3-3-4- هزینه……………………………………………………………………………………………………………………………………. 29

 

3-3-5- مراحل ایجاد یک سیستم خبره…………………………………………………………………………………………………. 30

3-3-6- تحویل سیستم………………………………………………………………………………………………………………………… 31

3-3-7- نگهداری و تکامل سیستم………………………………………………………………………………………………………… 31

3-4- طراحی سیستم خبره…………………………………………………………………………………………………………………………. 31

3-4-1- طراحی پایگاه دانش……………………………………………………………………………………………………………….. 31

3-4-2- طراحی موتور استنتاج……………………………………………………………………………………………………………..

 35

3-5- ارائه مدلی برای یک سیستم خبره جهت بکارگیری در کنترل فرایند آماری………………………………………………. 38

3-5-1- واحد اندازه ­گیری پارامتر­های کنترلی………………………………………………………………………………………… 40

3-5-2- تعیین ورودی­ ها و خروجی­های سیستم……………………………………………………………………………………….. 40

3-5-3- نحوه دستیابی به قوانین و چگونگی کسب دانش برای ایجاد پایگاه دانش…………………………………………. 41

3-5-4- چگونگی نمایش دانش در سیستم خبره مورد نظر………………………………………………………………………… 42

3-5-5- چگونگی روش استنتاج در سیستم خبره مورد نظر………………………………………………………………………… 43

3-5-6- چگونگی اعتبارسنجی سیستم ایجاد شده…………………………………………………………………………………….. 44

3-5-7- نحوه به روز­آوری دانش سیستم خبره………………………………………………………………………………………… 44

3-6- جمع­بندی……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 44

فصل چهارم: پیاده­سازی کنترل فرایند آماری و طراحی سیستم خبره جهت بکارگیری آن در کاشی مرجان

4-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 45

4-2- فرایند تولید کاشی…………………………………………………………………………………………………………………………… 45

4-3- وضعیت کنترل کیفیت در کاشی مرجان………………………………………………………………………………………………. 46

4-4- پیاده­سازی کنترل فرایند آماری در شرکت کاشی مرجان………………………………………………………………………… 47

4-3-1- تعیین پارامتر­های کنترلی………………………………………………………………………………………………………….. 47

4-3-2- تعیین پریودهای اندازه ­گیری…………………………………………………………………………………………………….. 48

4-3-3- تعیین حدود کنترلی برای هر یک از پارامترهای کنترلی………………………………………………………………… 51

4-3-4- تعیین اقدامات اصلاحی و دستورالعمل­های مورد نیاز…………………………………………………………………… 51

4-3-5- تعیین سیاست­ها و استراتژی­ های ارتقاء کیفیت……………………………………………………………………………… 51

4-3-6- آموزش……………………………………………………………………………………………………………………………….. 52

4-3-7- تجزیه و تحلیل………………………………………………………………………………………………………………………. 52

4-4- طراحی سیستم خبره جهت بکارگیری در کنترل فرایند آماری در کاشی مرجان………………………………………….. 52

4-4-1- تعیین ورودی­ های و خروجی­های سیستم…………………………………………………………………………………….. 53

4-4-2- طراحی پایگاه دانش……………………………………………………………………………………………………………….. 62

4-4-3- طراحی موتور استنتاج…………………………………………………………………………………………………………….. 63

4-4-4- استفاده از نر­م­افزار جهت ایجاد سیستم خبره……………………………………………………………………………….. 63

 

4-4-5- اعتبارسنجی سیستم با بهره گرفتن از داده ­های قبلی…………………………………………………………………………….. 67

4-5- نتایج حاصل از کار با سیستم خبره طراحی شده…………………………………………………………………………………….. 68

4-6- جمع­بندی……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 71

 

فصل پنجم: خلاصه، نتیجه ­گیری و پیشنهادات

5-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 72

5-2- خلاصه و جمع­بندی…………………………………………………………………………………………………………………………. 72

5-2-1- پیاده­سازی سیستم کنترل فرایند آماری……………………………………………………………………………………….. 72

5-2-2- طراحی سیستم خبره جهت بکارگیری در کنترل فرایند آماری……………………………………………………….. 72

5-2-3- پیاده­سازی سیستم کنترل فرایند آماری و طراحی سیستم خبره مربوط به آن………………………………………. 74

5-3- پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………………. 74

فهرست منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 76

 

 

 

چکیده:

 

چالش فرا روی اکثر مؤسسات تولیدی و خدماتی هنگام مواجه شدن با کاهش کیفیت کالا و خدمات آن مؤسسات، یافتن علل کاهش کیفیت و خدمات این سازمان‌ها است. در صورتی که تعداد کنترل­ها در طول فرایند تولید و یا ارائه خدمت زیاد باشد و تاثیر پذیری این پارامتر­های کنترلی بر روی هم بالا باشد تشخیص عامل بروز عیب یا خطا بسیار مشکل است. در این تحقیق، با مدل­سازی و طراحی یک سیستم خبره به استقرار سیستم کنترل کیفیت آماری در واحد­های صنعتی کمک خواهد شد و به سادگی می­توان یک سیستم پشتیبانی از تصمیم برای شناسایی علل به وجود آورنده عیوب محصول، ایجاد نمود. با بهره گرفتن از علم فازی، وجود عدم قطعیت نیز مد نظر قرار گرفته است. این سیستم برای شرکت کاشی مرجان نیز جهت استفاده در کنترل آماری فرایند خود، طراحی شده است و نتایج اجرا بررسی شده است.

کلمات کلیدی: کیفیت، کنترل کیفیت، فازی، سیستم­های خبره

 

 فصل اول

مقدمه

  

1-1- مروری بر کاربرد سیستم­های خبره

در سال­های اخیر تحقیقات هوش مصنوعی، برای پدیدآوری نرم افزارهایی که بتوانند فکر کنند، آغاز گردیده است و در این میان انسان در جستجوی سیستم­هایی مشابه انسان­های کارشناس می­باشد. لذا به عنوان شاخه­ای از رشته وسیع هوش مصنوعی، تصور سیستم خبره، تصور برنامه کامپیوتری بود که توانایی جایگزینی با فرد خبره در رشته علمی یا عملی خاصی، مثلاً در کنترل فرایندها در کار تصمیم­گیری، را داشته باشد و توضیحاتی را برای افراد خبره یا غیرخبره ارائه دهد.

کاربردهای پیچیده یا غیرکلاسیک در سیستم­های خبره مطرح می­باشند و شامل کاربردهایی هستند که دربردارنده فعالیت­ها در دامنه های غیرکلاسیک می­باشند. دامنه های غیرکلاسیک، دامنه­های پویا و جدیدتری هستند که دو مبحث کاملاً متمایز “کنـترل فرایند” و “امور مـالی” به این دامنه­ها تعلق دارند[1]. به هرحـال از دید فنی در مقـابل دامنه­های کلاسیک، این دامنه­ها آن­هایی هستند که هنگام تداوم استدلال، هدف استدلال ممکن است تغییر یابد، یا امکان دارد پاسخ در محدوده زمانی معینی مورد نیاز باشد، و توصیف کامل این سیستم­ها یا در دسترس نبوده (به ویژه در امور مالی) و یاناقص وبسیار پیچیده باشد.

اولین سیستم­های خبره در دهه 1970 توسعه یافتند. از نخستین سیستم‌های خبره می‌توان به DENDERAL اشاره کرد که در سال 1965 توسط پژوهشگران هوش مصنوعی در دانشگاه استنفورد ساخته شد[2].

DENDERAL می‌توانست با بررسی آرایش و اطلاعات مربوط به یک ماده، ساختار مولکولی آن را شبیه‌سازی کند. کارکرد این نرم‌افزار چنان خوب بود که می‌توانست با یک متخصص رقابت کند. از دیگر سیستم‌های خبره مشهور می‌توان به MYCIN اشاره کرد که در سال 1972 در استنفورد طراحی شد. MYCIN برنامه‌ای بود که کار آن تشخیص عفونت‌های خونی با بررسی اطلاعات به دست آمده از شرایط جسمی بیمار و نیز نتیجه آزمایش‌های او بود.

PROSPECTOR  یک متخصص در امر زمین­ شناسی است که احتمال وجود رسوبات معدنی در یک ناحیه بخصوص را پیش ­بینی می­ کند. این سیستم در سال 1987 توسط «ریچارد دودا» و «پیتر هارد» و «رنه ربو» ساخته شد.

در اوایل دهه 80 سیستم­های متخصص به بازار عرضه شد که می­توانستند مشورت­های مالیاتی، توصیه­های بیمه­ای و یا قانونی را به استفاده­کنندگان خود ارائه دهند.

سیستم­های خبره­ی اندکی نیز برای استفاده در سیستم­های کیفیتی ایجاد شده ­اند. از این میان می­توان به مواردی اشاره نمود. یک سیستم کنترل کیفیت مبتنی بر دانش که می­توانست روش اجرایی بازرسی­ها و نیز چارت­های کنترلی مورد نیاز برای متغیر­های کمی و کیفی را مشخص کند در سال 1988 توسط حُسنی [3] توسعه یافت که یکی از اولین سیستم­های خبره در زمینه کنترل کیفیت است. البته این سیستم تنها قادر به انتخاب چارت کنترلی مناسب و نیز تشخیص تحت کنترل بودن یا خارج از کنترل بودن فرایند بود. در سال 1989 نیز سیستم خبره­ای جهت تخصیص فرایند تضمین کیفیت در زمینه مواد اولیه توسط کراوفرد و ایادا [4] ایجاد شد که وظیفه اصلی آن کنترل مواد ورودی به صنایع تولیدی بود. تعداد زیادی سیستم­ خبره نیز  طراحی شدند که کار اصلی آن­ها انتخاب کنترل چارت مناسب برای هر پارامتر بود که از آن جمله می­توان به سیستم خبره طراحی شده توسط الکساندر و جاناتان [5] اشاره کرد.

البته سیستم­های خبره­ای نیز جهت استفاده در کنترل کیفیت آماری طراحی شده ­اند که از میان آن­ها می­توان به سیستم خبره­ای که توسط جیمز، اوانز و لیندسی [6] در سال 1988 طراحی شد اشاره نمود. این سیستم نه تنها می­توانست چارت کنترلی مناسب را انتخاب کند، بلکه قادر بود تفسیر­های مورد نیاز بر روی هر نمودار را نیز به کاربر خود ارائه کند. سیستم­های خبره­ای نیز برای ارزیابی سطح کیفیت تولید در سال های 1990 به بعد توسعه یافتند که اکثر آن­ها با شاخص های کیفیتی نظیر قابلیت فرایند کار می­کردند که از جمله آن ها می­توان به سیستم خبره طراحی شده توسط برینک و ماهالینگام [7] اشاره کرد. سیستم خبره­ای نیز در سال 1989 به همت دانشمندان آلمانی از جمله فیفر [8] برای شناسایی عیوب در طول خط تولید طراحی شد. این سیستم قادر بود عیوب مربوط به محصول را با بهره گرفتن از داده ­های جمع آوری شده از بازرسی­ها شناسایی کند.

در سال­های اخیر نیز تحقیقات اندکی بر روی این زمینه صورت گرفته است که بیشتر آن­ها به سمت استفاده از سیستم­های کنترل کیفیت اتوماتیک و سریع پیش رفته­اند. از این میان می­توان به  ایجاد یک سیستم خبره بازرسی تصویری اتوماتیک در سال 2008 توسط لیو و چن [9] اشاره کرد که برای بازرسی تصویری اتوماتیک و استفاده از چارت­های کنترل آماری فرایندچند متغیره مورد استفاده قرار می­گیرد. در سال 1999 نیز گوه، تانوک و اُبرایان [10] یک ابزار هوشمند برای کنترل آماری فرایند به­روز و اقتصادی ارائه کردند. در سال 1996 سایا و وان [11]  یک سیستم کنترل خبره در زمان واقعی را طراحی نموده ­اند که هدف آن کنترل چند سطحی و به لحظه بود.

در چندین مقاله نیز به طراحی سیستم خبره جهت کنترل پارامترهای کنترلی در خطوط تولید خاص اشاره شده است. بناستره، اُرس و پریس [12] در سال 2004 یک سیستم خبره جهت کنترل یک پارامتر کنترلی و تعیین اقدامات اصلاحی مورد نیاز بر روی آن در صنایع تولید روغن زیتون، طراحی نمودند. پائولو و پوگ­جانر [13] در سال 1999 سیستم خبره­ای طراحی نمودند که وظیفه آن کنترل جذب سطحی ماشین­های خنک کننده با بهره گرفتن از شبکه­ های عصبی و سیستم­های خبره بود. داویدسون [14] هم در سال 1994 در مقاله خود به استفاده از سیستم خبره در صنایع غذایی  اشاره کرده است.

چن، لی و زاین [15] در سال 2007 سیستم خبره­ای را بر اساس کنترل ماتریسی پویای تطبیقی[1] برای کنترل مدار­های بالمیل در صنایع طراحی نمودند که از آن می­توان در صنعت کاشی و سرامیک نیز بهره جست. لی [16] نیز در سال 2005 در پایان نامه خود سیستم خبره­ای را طراحی نموده است که به تشخیص عیوب سطح کاشی­های براق به صورت اتوماتیک کمک می­ کند.

– 1 Adaptive Dynamic Matrix Control

 

• تئوری لایه مرزی                                                                                           8

1-3-1- ضخامت لایه مرزی                                                                                   10
1-3-1-1-طبقه بندی علمی                                                                                   10
1-3-1-2-طبقه بندی مهندسی                                                                                12
1-4-توزیع تنش                                                                                                 16
1-5-تئوری تحقیق                                                                                              17
1-6-ساختار پایان نامه                                                                                           19
فصل دوم: بر تحقیقات گذشته                                                                    
2-1- مقدمه                                                                                                      22
2-2- روش های مختلف اندازه گیری تنش برشی                                                             2
2-2-1- روش مستقیم                                                                                         23
2-2-2- روش غیر مستقیم                                                                                     28
2-2-2-1- روش مقاومت در برابر جریان                                                                  28
2-2-2-2- اندازه گیری پروفیل سرعت                                                                     29
2-2-2-3- استفاده از تنش رینولدز                                                                        30
2-2-2-4- روش انرژی متلاطم                                                                              30
2-2-2-5- روش لوله پرستون                                                                             31
2-2-2-6- روش مانع سطحی                                                                                32
2-2-2-7- روش نیم كره FST                                                                               33
2-2-2-8- روش قانون تنش مرتبه دوم                                                                     34
2-2-2-9- روش كاهش سرعت جریان                                                                     34
2-2-2-10- روش تبادل گرما                                                                                35
2-2-2-11- روش تغییر و انحلال مایع                                                                     36
2-2-2-12- روش قطب سنجی                                                                             37
2-3-بررسی گزارش های علمی در خصوص تعیین تنش برشی در مجاری روباز
2-3-1-مطالعات انیشتین                                                                                       38
2-3-2-مطالعات لین                                                                                             39
2-3-3-مطالعات پرستون                                                                                       40
2-3-4-مطالعات ونونی و بروكس                                                                          41
2-3-5-مطالعات آیپن و درنکر                                                                                 41
2-3-6-مطالعات پاتل                                                                                         42
2-3-7-مطالعات رسته مهندسین ارتش آمریکا                                                               44
2-3-8-مطالعات ویلیامز                                                                                     45
2-3-9-مطالعات كارتا و لدسر                                                                                 45
2-3-10-مطالعات برترالد                                                                                     46
2-3-11-مطالعات نایت و همكاران                                                                          46
2-3-12-مطالعات نایت و پاتل                                                                               47
2-3-13-مطالعات کساب                                                                                      48
2-3-14-مطالعات ردز و نایت                                                                                 49
2-3-15-مطالعات بچرت                                                                                       50
2-3-16-مطالعات زاگارولا و اسمیت                                                                         50
2-3-17-مطالعات وو و راجاراتنام                                                                         50
2-3-18-مطالعات ردز و نیو                                                                                  51
2-3-19-مطالعات پراسد و منسن                                                                             51
2-3-20-مطالعات برلامنت و همکاران                                                                  52
2-3-21-کریشنپن و انگل                                                                                    52
2-3-22-مطالعات بایرون و همکاران                                                                       53
2-3-23-مطالعات یانگ و لیم                                                                                 54
2-3-24-مطالعات جئو و جولین                                                                             56
2-3-25-مطالعات لیم و یانگ                                                                                57
2-3-26-مطالعات چنگ و چو                                                                               59
2-3-27-مطالعات پاپ و همکاران                                                                           60
2-3-28-مطالعات تامسون و همکاران                                                                       61
2-3-29 مطالعات لشکرآرا و همکاران                                                                      61
2-3-30 مطالعات جاعل و همکاران                                                                          62
2-4-بررسی گزارش های علمی در خصوص تعیین تنش برشی در مجاری مرکب                   62
2-4-1- مطالعات نایت و حامد                                                                               64
2-4-2- مطالعات الخطیب و همکاران                                                                      65
2-4-3- مطالعات پاترا و کار                                                                               66
2-4-4- مطالعات هلمیو                                                                                       67
2-4-5- مطالعات افضلی مهر و همکاران                                                                   67
2-4-6- مطالعات خاتوا و پاترا                                                                               67
2-4-7- مطالعات رامشواران و همکاران                                                                   69
2-4-8- مطالعات یو و تان                                                                                   70
2-4-9- مطالعات مک ویلیامز و همکاران                                                                   70
2-4-10- مطالعات پلیتر و همکاران                                                                        70
2-4-11- مطالعات کاکورای و همکاران                                                                     71
2-4-12- مطالعات بیلگیل                                                                                  71
2-4-13- مطالعات ورماس و همکاران                                                                     72
2-4-14- مطالعات موهانتی و همکاران                                                                   73
فصل سوم: مواد و روشها
3-1- مقدمه                                                                                                                                   75
3-2- مدل فیزیکی مورد نیاز و انجام آزمایشات                                                                                75
3-2-1- فلوم آزمایشگاهی و سیستم ورود و خروج جریان                                                                75
3-2-1-1- ساخت و نصب فلوم لبه چاقویی                                                                                     78
3-3- تجهیزات اندازه ­گیری                                                                                                             83
3-3-1-اندازه گیری سرعت جریان                                                                                                83
3-3- 2- اندازه گیری تنش برشی                                                                                                     83
3-3-2-1 لوله پرستون                                                                                                                    83
3-3-2-2- فلوم لبه چاقویی                                                                                                             85
3-3-3-وسایل اندازه گیری فشار                                                                                                     85
3-3-3-1-اندازه گیری فشار دینامیك                                                                                             85
3-3-3-2-اندازه ­گیری فشار استاتیک                                                                                               87
3-3-4 اندازه ­گیری دبی، تراز سطح آب و دمای آب                                                                         88
3-3-4-1 اندازه ­گیری دبی                                                                                                              88
3-3-4-2 اندازه ­گیری تراز سطح آب                                                                                               88
3-3-4-3 اندازه­­گیری دمای آب                                                                                                     89
3-3-5 اندازه ­گیری نیرو                                                                                                                    89
3-3-5-1 اندازه ­گیری بار دینامیك                                                                                                   89

 

3-4 آنالیز ابعادی                                                                                                                             91
3-4-1 آنالیز ابعادی تنش برشی جداره و كف در مجاری مستطیلی مرکب                                         92
3-5 ایجاد زبری به منظور بررسی نحوه توزیع تنش برشی مرزی                                                         95
3-5-1 توضیح در خصوص استفاده از سنباده در آزمایشات                                                               97
3-6 تشریح کلی هر سری از آزمایشات                                                                                            98
فصل چهارم: نتایج و بحث
4-1- مقدمه                                                                                                     102
4-2 تنش برشی مرزی در بستر صاف                                                                       105
4-2-1-اندازه گیری تنش برشی مرزی در بستر صاف به روش انرژی                                 105
4-2-1-1 صحت سنجی نتایج                                                                               108
4-2-1-2- مقایسه توزیع تنش مرزی تحقیق حاضر با محققین قبلی                                   118
4-2-1-3 مقایسه نتایج حاصل از روش انرژی و مومنتوم برای بستر صاف                          120
4-3 تنش برشی در بستر زبر                                                                                 122
4-3-1 اندازه گیری تنش برشی در بستر با زبری 1 میلیمتر                                             123
4-3-2 مقایسه نتایج حاصل از روش انرژی و مومنتوم برای بستر با زبری 1 میلیمتر                 125
4-3-3 مقایسه نتایج حاصل از تنش برشی در بستر صاف و زبری بستر 1 میلیمتر به روش انرژی 130
4-3-4 مقایسه نتایج حاصل از تنش برشی در بستر صاف و زبری بستر 1 میلیمتر به روش ومنتوم133
4-4 اندازه گیری تنش برشی در بستر با زبری های 55/3 و 15/7 میلیمتر                             135
4-5 مقایسه نتایج حاصل از محاسبه تنش برشی در بسترهای مختلف به روش انرژی               136
4-6 مقایسه نتایج حاصل از محاسبه تنش برشی در بسترهای مختلف به روش مومنتوم            138
4-7 بحث و نتیجه گیری                                                                                       140
4-8- نوآوری                                                                                                146
فصل پنجم: پیشنهادات
5-1 مقدمه                                                                                                       149
5-2 پیشنهادات                                                                                                 150
منابع                                                                                                        153
ضمیمه 1: جداول مقادیر پارامترهای مختلف هر یک از بسترها در هر یک از کلاسهای آزمایشی
ضمیمه 2: نمودارهای مربوط به بستر با زبری های 55/3 و 15/7 میلیمتر
 
 
 
 
 
 
 
فهرست مطالب
 
عنوان                                                                                                                           صفحه
فصل اول: مقدمه و تئوری                                                                                  
شكل(1-1) پروفیل سرعت در جریان آشفته و منحنی تنش                                               3
شکل (1-2) نیروهای موثر بر منشور سیال                                                                   5
شكل (1-3) تبدیل لایه مرزی آرام به متلاطم                                                                  9
شكل (1-4) نواحی موجود در جریان از دید تأثیر دیوار و بستر بر ساختار جریان(انیشتین،1942)   10
شكل (1-5) طبقه بندی علمی ناحیه های جریان                                                                                                    12
شكل (1-6) طبقه بندی مهندسی برای نواحی جریان                                                         13
شكل (1-7) توزیع تنش برشی در مقطع كانال(لین، 1953)                                                14
شكل(1-8) حداكثر نیروی كشش ایجاد شده روی بدنه و بستر كانال                                     15
شكل(1-9) نسبت حداكثر تنش برشی ایجاد شده به در كف و بدنه كانال برای حالت خاص 15
شكل (1-10) نحوه اثر جریانهای ثانویه بر توزیع تنش برشی جداره و کف در یک مجرای روباز
مستقیم                                                                                                             16
فصل دوم: بر تحقیقات گذشته
شكل(2-1) انواع نیروهای وارد بر المان شناور                                                               24
شكل(2-2) ساختار المان شناور سطحی استفاده شده توسط براون و چوبرت(1969) برای اندازه گیری
تنش برشی                                                                                                          26
شكل(2-3) وسیله مورد استفاده توسط فری و تامن                                                         27
شكل(2-4) لوله ‌استنتون                                                                                         33
شكل (2-5) ساختار حصار زیر لایه                                                                           33
شکل (2-6) نواحی چند گانه تقسیم شعاع هیدرولیكی به روش انیشتین                                 38
شکل(2-7) حداكثر نیروی مالشی در كف و دیواره پیشنهاد شده توسط لین                            40
شكل(2-8) توزیع تنش برشی در آبراهه منحنی ذوزنقه ای                                                 42
شکل (2-9)منحنی كالیبراسیون ارائه شده توسط پاتل                                                       44
شكل(2-10) حداكثر تنش برشی بستر در انحنای آبراهه                                                     45
شكل(2-11) منحنی كالیبراسیون ارائه شده توسط کساب جهت تعیین سرعت برشی در روش
لوله پرستون                                                                                                     49
شکل(2-12) توزیع تنش برشی به عنوان تابعی از سرعت زاویه‌ای فلوم                                 53
شکل(2-13) نمادهای مورد استفاده در معادله یانگ و لیم                                                 56
شكل (2-14)‌ لوله های دایره ای با بستر صاف                                                               59
شكل(2-15) ساختار آنولار فلوم                                                                               60
شکل (2-16) گردابه های بزرگ ایجاد شده در ناحیه انتقالی در کانال مرکب مستطیلی                 63
شکل (2-17) ساختار منسجم گردابه­های بزرگ در لایه اختلاط با بهره گرفتن از تزریق رنگ در کانالهای
مرکب                                                                                                               64
شکل (2-18) نتایج تحقیقات نایت و دمیتریوس بر روی کانال مرکب مستطیلی                         68
شکل(2-19) مقایسه نتایج خاتوا و پاترا با نتایج پاترا و کار                                                 69
فصل سوم: مواد و روشها
شکل (3-1) نمای شماتیک و پلان فلوم آزمایشگاهی                                                       76
شکل(3-2) نمای جانبی از فلوم به همراه تجهیزات ورودی و خروجی جریان                           78
شکل(3-3) نمایی از بخش متحرک فلوم (بخش لبه چاقویی)                                               79
شکل(3-4) نمایی از حسگر بار دینامیک                                                                      79
شکل (3-5) نمای شماتیک مقطع حالت اول                                                                 80
شکل (3-6) نمای شماتیک مقطع حالت دوم                                                                  81
شکل (3-7) نمای شماتیک مقطع حالت سوم                                                                 81
شکل (3-8) انجام آزمایشات در بستر زبر                                                                      82
شکل(3-9) نمای شماتیک لوله پرستون                                                                       84
شکل(3-10) نحوه قرارگیری لوله پرستون در کانال                                                         84
شکل(3-11) سیستم مبدل اندازه ­گیری نوسانات فشار                                                       86
شکل(3-12) سیستم فشارسنج تفاضلی                                                                       87
شکل (3-13) ارتفاع سنج سوزنی دیجیتال                                                                    89
شکل (3-14) نمایی از حسگر بار دینامیک و نشانگر الکتریکی متصل به آن                             91
شكل (3-15) نمای شماتیک مقطع مرکب                                                                                                                95
شکل (3-16) رسوبات چسبانده شده بر روی فلوم                                                           97
شکل (3-17) نمونه مصالح آماده شده جهت انجام آزمایشات                                             98
فصل چهارم: نتایج و بحث
شکل (4-1) تقسیم بندی کانال مرکب مستطیلی به اجزاء تشکیل دهنده آن                             104
شکل (4-2) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کف دشت سیلابی در بستر صاف       109
شکل (4-3) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کف دشت سیلابی در بستر صاف     109
شکل (4-4) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کانال اصلی در بستر صاف               110
شکل (4-5) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کانال اصلی در بستر صاف             110
شکل (4-6) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای دیواره دشت سیلابی در بستر صاف   111
شکل (4-7) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای دیواره دشت سیلابی در بستر صاف   111
شکل (4-8) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای دیواره کانال اصلی در بستر صاف       112
شکل (4-9) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای دیواره کانال اصلی در بستر صاف     112
شکل (4-10) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کل بخش سیلابی در بستر صاف    113
شکل (4-11) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کل بخش سیلابی در بستر صاف     113
شکل (4-12) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کل کانال اصلی در بستر صاف         114
شکل (4-13) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کل کانال اصلی در بستر صاف       114
شکل (4-14) تغییرات درصد تنش برشی بخش میانی مجازی در برابر نسبت شکل در بستر صاف115
شکل (4-15) تغییرات درصد تنش برشی بخش میانی مجازی در برابر نسبت عمق در بستر صاف 115
شکل (4-16) تغییرات نسبت تنش در کف دشت سیلابی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر صاف         116
شکل (4-17) تغییرات نسبت تنش در دیواره دشت سیلابی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر صاف       117
شکل (4-18) تغییرات نسبت تنش در دیواره کانال اصلی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر صاف         117
شکل (4-19) تغییرات نسبت تنش در کف کانال اصلی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر صاف           118
شکل (4-20) مقایسه نتایج تحقیق حاضر با نتایج نایت و دمیتریوس                                                    119
شکل (4-21) مقایسه نتایج تحقیق حاضر با نتایج خاتوا و پاترا                                                             119
شکل(4-22) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 1 در بستر صاف                                 120
شکل(4-23) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 2 در بستر صاف                                 121
شکل(4-24) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 3 در بستر صاف                                 121
شکل (4-25) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کف دشت سیلابی در بستر با زبری 1 میلیمتر         124
شکل (4-26) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کف دشت سیلابی در بستر با زبری 1 میلیمتر       124
شکل (4-27) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کانال اصلی در بستر با زبری 1 میلیمتر                    125
شکل (4-28) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کانال اصلی در بستر با زبری 1 میلیمتر                125
شکل(4-29) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 1 در بستر با زبری 1 میلیمتر                             126
شکل(4-30) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 2 در بستر با زبری 1 میلیمتر                             126
شکل(4-31) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 3 در بستر با زبری 1 میلیمتر                             127
شکل (4-32) تغییرات نسبت تنش در کف دشت سیلابی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر با زبری 1
میلیمتر                                                                                                                                                        128
شکل (4-33) تغییرات نسبت تنش در دیواره دشت سیلابی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر با زبری 1
میلیمتر                                                                                                                                                        128
شکل (4-34) تغییرات نسبت تنش در کف کانال اصلی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر با
زبری 1 میلیمتر                                                                                                                                            129
شکل (4-35) تغییرات نسبت تنش در دیواره کانال اصلی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر با زبری 1 میلیمتر                                                                                                                                                        129
شکل (4-36) مقایسه تنش برشی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در کلاس 1 در برابر عمق                 130
شکل (4-37) مقایسه تنش برشی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در کلاس 2 در برابر عمق                 130
شکل (4-38) مقایسه تنش برشی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در کلاس 3 در برابر عمق                 131
شکل (4-39) مقایسه تنش برشی به روش انرژی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل
در کلاس 1                                                                                                                                              132
شکل (4-40) مقایسه تنش برشی به روش انرژی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل
در کلاس 2                                                                                                                                                             132
شکل (4-41) مقایسه تنش برشی به روش انرژی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل در
کلاس 3                                                                                                                                                                   133
شکل (4-42) مقایسه تنش برشی به روش مومنتوم در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل در
کلاس 1                                                                                                                                                                     134
شکل (4-43) مقایسه تنش برشی به روش مومنتوم در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل در
کلاس 2                                                                                                                                                                                     134
شکل (4-44) مقایسه تنش برشی به روش مومنتوم در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل در
کلاس 3                                                                                                                                                                                       135
شکل (4-45) تغییرات تنش برشی بروش انرژی در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 1   136
شکل (4-46) تغییرات تنش برشی بروش انرژی در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 2   137
شکل (4-47) تغییرات تنش برشی بروش انرژی در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 3   137
شکل (4-48) تغییرات تنش برشی بروش مومنتوم در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 1 139
شکل (4-49) تغییرات تنش برشی بروش مومنتوم در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 2 139
شکل (4-50) تغییرات تنش برشی بروش مومنتوم در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 3 140
 


 
 
 
 
 
 
فصل اول
 
مقدمه و تئوری
 
 
 


 

• مقدمه

 
اطلاعات در خصوص طبیعت توزیع جریان در یک کانال ساده و مرکب نیازمند حل متغیرهای مسائل هیدرولیک رودخانه­ها و مسائل مهندسی نظیر مفهوم رابطه مقاومت جریان، مکانیسم انتقال رسوب، طراحی کانال پایدار، پوشش کانالها و … می باشد.
تعیین دقیق تنش برشی بستر و دیواره از دیدگاه تئوریک و همچنین از دیدگاه مسائل کاربردی نظیر نقش آن در مطالعات فرسایش و رسوبگذاری و طراحی پوشش ­های حفاظتی از اهمیت خاصی برخوردار است. کانالهای مرکب شامل یک کانال اصلی عمیق و یک یا دو دشت سیلابی در اطراف آن می­باشند که بصورت نسبی عمق کمتری نسبت به کانال اصلی دارند. مطالعات هیدرولیکی بر روی این کانالها به دلیل تاثیر متقابل دشتهای سیلابی و کانال اصلی بمراتب پیچیده تر از کانالهای معمولی است.
زمانیکه عمق جریان در یک کانال طبیعی از عمق مجاز کانال تجاوز می­ کند، دشتهای سیلابی را که در مجاورت آن قرار دارند پوشانیده و بخشی از جریان در دشتهای سیلابی حمل می­گردد. بدلیل تفاوت شرایط هیدرولیکی بین دو مقطع (کانال اصلی و دشتهای سیلابی)، سرعت متوسط در کانال اصلی با دشتهای سیلابی متفاوت می گردد (سرعت متوسط در کانال اصلی بسیار بیشتر از سرعت در دشت سیلابی است). بنابراین جریان در کانال اصلی با شتاب بیشتری بر روی دشتهای سیلابی اعمال می­گردد. این فرایند باعث انتقال مومنتوم بین جریان در کانال اصلی و دشتهای سیلابی اطراف می­گردد. تاثیر متقابل فرایند مذکور وقتی که جریان برروی دشت سیلابی خیلی کم است، نمود بیشتری داشته و رفته رفته با افزایش عمق آب برروی دشت سیلابی، از میزان آن کاسته می­ شود. عدم استنباط صحیح از این فرایند، باعث می­ شود که در طراحی کانالهای پایدار میزان دبی واقعی بسیار بیشتر یا بسیار کمتر برآورد گردد.
بر طبق مطالعات دفتر مهندسی عمران آمریکا، هنگامیکه آب در کانال جریان می­یابد، نیرویی در جهت حرکت آب بر سطح بستر کانال اثر می­ کند. این نیرو بطور ساده نیروی کشش آب بر روی محیط مرطوب است و نیروی مالشی نام دارد. بر اساس تقسیم ­بندی­های کلی، تنش برشی به دو دسته آرام و آشفته تقسیم بندی می­گردد. تنش برشی دیواره (تنش برشی در نزدیکی دیوار یا زیر لایه ورقه­ای) از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در بیرون از لایه آرام، تنش برشی آشفته حکمفرماست. یک لایه بینابینی هم وجود دارد که هردوی تنشهای آرام و آشفته در آن رخ می­دهد. در برخی از متون اشاره گردیده که میزان تنش برشی آشفته تا دهها هزار برابر تنش برشی آرام است. شکل (1-1) چگونگی توزیع پروفیل سرعت و توزیع تنش برشی آرام و آشفته را نشان می دهد.
 
شكل(1-1): پروفیل سرعت در جریان آشفته و منحنی تنش
 
یکی از مهمترین تفاوتهای ماهیت جریان در شرایط آزاد و تحت فشار در عوامل ایجاد جریان این دو شرایط است. در مجاری تحت فشار، عامل اصلی جریان اختلاف فشار بین دو مقطع از جریان است در حالیکه در مجاری روباز عامل اصلی جریان، نیروی ثقل می­باشد. در مجاری تحت فشار عمدتاً بدلیل آنکه نوع مقطع به هندسه دایروی نزدیک است، تنش برشی در تمام مقطع تقریباً برابر است در حالیکه در مجاری روباز بدلیل آنکه عموماً نوع مقطع از جنس مستطیلی یا ذوزنقه­ای است و با توجه به آنکه سطح جریان با اتمسفر آزاد در تماس است، عملاً در سطح جریان هیچ نوع تنش برشی وجود ندارد در حالیکه در جداره­ها و کف میزان تنش برشی بصورت معناداری وجود داشته و دارای توزیعی غیر یکنواخت است.
متوسط تنش­های برشی كف و جداره­های كانالهای روباز ( اعم از ساده و مرکب) را می­توان با حل معادلات پیوستگی و مومنتم تعیین نمود. از طرفی مطالعات جریان در كانالهای روباز نشان داده است كه تفكیک تنش برشی بستر از تنش­های برشی جداره از جایگاه مهمی برخوردار است. بطور مثال به منظور تخمین میزان بار بستر می­باید تنش برشی بستر را از تنش برشی كل تفكیک نمود. بطور مشابه برای تخمین میزان فرسایش دیواره­ های ساحلی و سیل­بندها بایستی از میزان تنش برشی جداره آگاهی داشت.
 

• معادلات پایه

جریان یکنواخت به جریانی گفته می­ شود که در آن سرعت جریان در تمام مقطع یکسان می­باشد. بدین منظور باید در تمام طول مقطع، شکل و عمق جریان یکسان باشد. در چنین حالتی سطح آزاد سیال با کف موازی خواهد شد. برای بدست آوردن رابطه اصلی حرکت سیال در مجاری روباز، قسمتی از سیال را که به شکل منشوری بین دو مقطع AD و BC محدود است، بعنوان حجم مشخصه سیال در نظر گرفته می­شود.
 
 
 
شکل (1-2): نیروهای موثر بر منشور سیال
نیروهایی که بر این حجم کنترل موثرند بشرح زیر می­باشند:
الف: نیروهای فشاری و که بر طرفین حجم کنترل اثر می­ کنند.
ب: نیروی وزن که مولفه آن در جهت حرکت برابر است با:
ج: نیروهای فشاری که بر کف و دیواره­ های این حجم سیال موثرند و عمود بر جهت حرکت بوده و در این راستا مولفه­ای ندارند.
د: نیروی مقاومت ناشی از لزجت سیال که بر کف و دیواره­ های این حجم وارد می­ شود که مقدار آن معادل: می باشد که P: محیط خیس شده، L: فاصله بین دو مقطع و : تنش برشی ناشی از لزجت می­باشد.
با بهره گرفتن از اصل بقای مومنتوم داریم:
(1-1)
(1-2)
که برای جریان یکنواخت ماندگار ترم دوم از معادلات فوق حذف گردیده و رابطه مومنتوم را می­توان بصورت زیر خلاصه نمود:
(1-3)
انتگرال سمت راست را برای حجم مشخصه نشان داده شده بصورت زیر می­توان نوشت:
 
(1-4)
 
به منظور سادگی معمولاً انتگرال فوق را با بهره گرفتن از رابطه بوزینسک در کانالها بصورت زیر می نویسند:
 
 
(1-5)
 
از طرفی بر طبق تعریف جریان یکنواخت داریم:
 
 
بنابراین مجموع نیروهای موثر وارد بر حجم کنترل برابر صفر می گردد و یا بعبارتی:
(1-6)
 
با توجه به برابری فشار در مقاطع 1 و 2، لذا نیروهای فشاری آن دو مقطع مساوی است؛ یعنی:
 
با توجه به شیب عمومی کم مجرا، میتوان سینوس آن را برابر تانژانت آن و نهایتاً مساوی با شیب بستر در نظر گرفت؛ یعنی:
 
(1-7)
مقاومت اصطکاکی را نیز با توجه به رابطه می­توان به شکل زیر نوشت:
(1-8)
با تلفیق روابط فوق خواهیم داشت:
(1-9)
در جریانهای یکنواخت این نیرو همواره با مولفه موثر نیروی ثقل که در جهت حرکت سیال است، برابر می‌باشد. مقدار این نیرو را در واحد سطح مرطوب به نام واحد نیروی مالشی می­نامند و رابطه آن بصورت زیر است:
(1-10)