دانلود مقاله معرفی یک تابع مطلوبیت برای دستیابی به کیفیت Six sigma
| دسته بندی | علوم پایه |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 78 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 35 |
مقاله معرفی یک تابع مطلوبیت برای دستیابی به کیفیت Six sigma در 35 صفحه ورد قابل ویرایش
مهندسین اغلب برای رسیدن به سطح بالایی از روند تولیدات و یا کیفیت
Six sigma ، به بهینه سازی و ارزیابی فرآیندهایی می‌پردازند که دارای ویژگی های کیفی متعددی هستند. توابع فعلی کیفیت در عین اینکه می‌توانند در تحقق بخشیدن به اهداف چند گانه موثر واقع شوند دارای نقاط ضعفی نیز هستند. یکی از این نقاط ضعف و محدودیت ها این است که توابع فعلی نمی‌توانند توضیح روشنی برای اثر مشترک میانگین و پراکندگی کیفیت داشته باشند. به همین دلیل مهندسین که هنگام تولید محصولات، از این توابع استفاده می‌کنند یا نمی‌توانند به محصولات مورد نظر خود برسند و یا در صورت تولید این محصولات، آنها را با صرف هزینه‌های اضافی بدست می‌آورند. در این مقاله تابع مطلوبیتی مطرح شده است که فاقد این نقاط ضعف است. این تابع پیشنهادی قادر است با توجه به فرضیاتی که در مبحث Six sigma مطرح است « محصول موثر » [1] را تخمین بزند.
همچنین بهتر از توابع دیگر می‌تواند میزان تغییرات را توجیه کند. برای آنکه متوجه شوید این تابع پیشنهادی تا چه اندازه می‌تواند به شما در رسیدن به سطح بالاتری از کیفیت کمک کند و در ارزیابی دقتی قابلیتهای فرآیند یاری‌تان نماید مثالی دربارة جوشکاری قوسی برای شما ارائه داده‌ایم.
توجه: yield به معنی بازده نیز هست اما در این متن در همه جا این کلمه به صورت
«محصول» ترجمه شده است.
ما معتقدیم هنگامی‌که داده‌های مربوط به پراکندگی در دسترس شما قرار دارد بهتر است از این تابع مطلوبیت برای تسهیل بخشیدن به بهینه‌سازی چند معیاری استفاده کنید.
Copyright @ 2003 john wiley & sons , Ltd
کلمات کلیدی:
بهینه‌سازی چند معیاری multicriterion optimization :
روش سطحی جواب respanse surface methodologh :
طراحی نیرومند ـ طراحی درست و صحیح robust design :
1 ـ مقدمه
مهندسین هنگام طراحی محصولات یا فرآیندها، پارامترهای طراحی رابه گونه‌ای طراحی می‌کنند که منجر به ترکیب مناسبی از ویژگی‌ها یا معیارهای کیفی بشود. برای مثال در جوشکاری قوسی، مهندس هنگام تولید قسمت خاصی از یک محصول، باید سرعت حرکت و زاویة مشعل جوشکاری را به گونه‌ای تنظیم کند که میزان گودافتادگی، تحدب و زمان چرخه، مطلوب شود. هدف روش‌های سطحی جواب یا RSM ها، مدل‌سازی ویژگی‌های فرآیند است به طوری که بتوان هنگام بهینه‌سازی فرآیند ازاین مدل‌ها بهره گرفت.(برای اطلاع بیشتر به Box & Draper ، Khuri & cornell و Myers & Montagomery رجوع کنید). این نوع مدل سازی مستلزم تجربه است. هر فردی با استفاده از RSM ها می‌تواند مدل‌هایی را دربارة ویژگی‌های فرآیندی که درحال مطالعه‌اش است ایجاد کند و میزان تغییرپذیری فرآیند را تخمین بزند. در کنار این مدل‌ها باید با استفاده از اطلاعاتی که قابل حصول هستند اهداف خاص را مشخص کرد. بطوری که پس از بهینه‌سازی این اهداف، آن چیزی که حاصل می‌شود واقعاً یک محصول مطلوب باشد.
توابعی که مجموعه‌ای از ویژگی‌ها را به یک هدف خاص تبدیل می‌کنند توابع مطلوبیت نام دارند و به صورت نوشته می‌شوند. منابعی که دربارة توابع مطلوبیت وجود دارند عبارتند از: castillo و همکارانش، Derringer ، Derriger & suich ، Harrington ، kim& Lin توجه داشته باشید توابع مطلوبیت معمولاً دربارة بستة ] 1 و0 [قرار دارند.
اولین توابع مطلوبیت توسط هارینگتون (Harrington) مطرح شدند. وی توابع توان دار را برای محاسبه مطلوبیت‌هایی در نظر گرفت که با معیارهای فردی1 همراه بودند و استفاده از از میانگین هندسی را برای ارزش‌گذاری این معیارها و محاسبة مطلوبیت کل در نظر گرفت. Derringer ، Derriger & suich ، فرم‌های توابعی و طرح‌های ارزش‌گذاری به متد هارینگتون را مورد انتقاد قرار دادند زیرا به اعتقاد آنها این فرم‌ها و متدها بیش از اندازه سخت بودند. در عوض، این افراد مجموعه توابعی را معرفی کردند که به کمک آنها می‌شود ارزش هدف2 را در هر منطقه‌ای بین مشخصات محصول قرار داد. برای ایجاد سهولت در کار، castillo و همکارانش مطلوبیت معیارهای فردی ذکر شده توسط Derringer را بسط و توسعه دادند. این عمل بسیار سودمند بود زیرا باعث شد مهندسین و طراحان مبتنی بر گرادیان (gra dient – based) هنگام بهینه‌سازی توابع مطلوبیت عملکرد بهتری داشته باشند. kim و Lin توابع قبلی را که دربارة مطلوبیت وجود داشت مورد انتقاد قرار دادند زیرا به اعتقاد آنها این توابع به وابستگی بین yi حساسیت داشتند همچنین توابع اصلاح شده‌ای را برای معیارهای فردی پیشنهاد دادند که به کمک آنها می‌توان خطاهای احتماعی RSM را پیش‌بینی کرد. اخیراً روش‌های Six sigma و مفاهیم طراحی مربوط به آن تأثیر بسزایی بر روی طراحی فرآیندها دارند.
هدف Six sigma این است که ورودی‌های را به گونه‌ای تعیین می‌کند که میانگین و واریانس ویژگی‌های طراحی منجر به ایجاد درصد بالایی از واحدهایی شوند که با ویژگی طراحی مطابقت داشته باشند (حتی زمانی که فرآیند به طور پیش‌بینی نشده‌ای تغییر کند).
بنابراین مفهوم «مطلوبیت» در طراحی محصول الزاماً به معنای کنش متقابل بین میانگین و واریانس ویژگی‌های خاص است. مهمترین ایرادی که از تعریف قطعی استاندارد Six sigma می‌توان گرفت این است که استاندارد عموماً بر حسب یک معیار کیفی واحد تعریف شده است (رجوع شود به Harry). انگیزه‌ی مهمی‌که باعث شده است تابع مطلوبیت جدیدی در این مقاله مطرح شود این است که بتوان تعریف گسترده‌ای از کیفیت Six sigma ارائه داد و این استاندارد را به گونه‌ای تعمیم داد که معیارهای چندگانه را نیز در برگیرد. به طور کل ممکن است بعضی از معیارها؛ مشخصات محصول همخوانی نداشته باشند و برخی دیگر مربوط به هدفی بشوند که محصول یا فرآیند به خاطر آن طراحی شده است هدف، بدست آوردن تابع مطلوبیتی است که بعد از حل آن مشخص شود که آیا طراح محصول یا فرآیند به سطح کیفی Six sigma رسیده است یا خیر.
به طور خلاصه، تحقیقاتی که بر روی توابع مطلوبیت صورت گرفته است منجر به ایجاد توابع مطلوبیت انعطاف‌پذیری شده است: توابعی که اجازه می‌دهند تکنیک‌های تحقیقاتی gradient – based (مبتنی بر گرادیان) عملکرد خوبی داشته باشند و نیز باعث می‌شوند وابستگی‌هایی که به دلیل کمبود اطلاعات به وجود می‌آیند تأثیر کلی بر روی تصمیم‌گیری داشته باشند اما این توابع و روش RSM نیز دارای نقاط ضعف مهمی‌هستند که عبارتند از:
اغلب RSM هایی که برای مدل‌سازی ارزش‌های میانگین فرآیند به کار می‌روند، می‌توانند اطلاعاتی را درباره‌ی میزان تغییرپذیری فرآیند در اختیار کاربر قرار دهند. اکثر اوقات یک کنش و تأثیر متقابل بین میانگین و انحراف معیار وجود دارد و این دو تأثیر بسزایی بر روی محصول و درنتیجه میزان سوددهی دارند. ما معتقدیم بهینه‌سازی همزمان چند میانگین و واریانس با استفاده از توابع مطلوبیت استاندارد مشکل آفرین است زیرا اهمیت نسبی هر یک از این میانگین‌ها تا حد زیادی به واریانس ویژگی‌ها بستگی دارد.
همانگونه که در بخش 4 نشان خواهیم داد (بخش مورد پژوهش) روش‌های فعلی به راحتی به ایجاد موقعیت‌هایی می‌انجامد که نمی‌توان در این موقعیت‌ها اهداف کیفی را تحقق بخشید.
4 ـ مورد پژوهشی : جوشکاری قوسی جوش نواری (جوش گوشه)
نمونه‌ای که در زیر مطرح می‌کنیم با استفاده از توابع مطلوبیت (از جمله متد هارینگتون) بهنیه‌سازی شده است. در اینجا در نظرداریم نتایج حاصل از این نوع بهیه‌سازی را با نتایجی که خود بدست آورده‌ایم مقایسه کنیم. اهداف طراحی و کاربرد RSM در مدل‌سازی معیارها به عنوان تابعی از متغیرهای تصمیم، موضوعاتی هستند که در ابتدای امر به آن می‌پردازیم. سپس به کاربردی که توابع مطلوبیت و تابع مطلوبیت پیشنهادی در بهینه‌سازی چند معیاری (در فرایند six sigma) دارند اشاره می‌کنیم.
1 ـ 4 ـ بررسی اهداف و مدلهای رگرسیون
هدف سازندگان لوازم یدکی و تجهیزات سنگین این است که ضمن انجام جوش‌کاری‌هایی که با استانداردها مطابقت دارد. میزان بهره‌وری را به حداکثر برسانند. موردی که در زیر به آن می‌پردازیم نیز برهمین اساس تنظیم شده است. طراحی پارامتر جوشکاری شامل انتخاب متغیرهای تصمیمی‌می‌شود که در شکل 3 نشان داده شده‌اند به طوری که معیارهای نشان داده شده در شکل 4 با مشخصات مطابقت داشته باشند. سرعت حرکت x5 هم یک ورودی است و هم یک معیار زیرا این متغیر تقریباً با زمان چرخة فرآیند رابطة معکوس دارد. بررسی اهداف شامل رسیدن به برای سرعت حرکت می‌شود. زیرا قبلاً مشخص شده است که این مقدار سرعت از صرف هزینه‌های اضافی درتجهیزات اضافی جلوگیری می‌کند. پارامتر برای تمام Iها برابر 5/1 است و بالاخره از آنجا که معیارها تقریباً از اهمیت یکسانی برخوردار هستند پارامترهای (از معادله ی 11) برای تمام I ها برابر با یک در نظرگرفته می‌شود.
به منظور مدل‌سازی از معیارها به عنوان توابع ورودی‌های فرآیند، از RSM ها استفاده شده است. آزمایش‌ها، مطابق با یک طرح آزمایشی که توسط Behnken , Box ارائه شده است، صورت گرفته‌اند زیرا این طرح آزمایشی با محدودیت‌ها بودجه‌بندی مطابقت دارد و مهندسین بر این باورند که طرح مذکور می‌تواند مدلی را ایجاد کند که قادر است پیش‌بینی‌های درست و قابل قبولی انجام دهد. برای مقایسه، آزمایش‌ها یک بار دیگر به روش Ribardo و یا استفاده از روش‌های چندگانه (از جمله RSM های هزینه پایین که توسط Allen & Liyong ، Koc و همکاران ، Allen و همکاران مطرح شده‌اند) صورت گرفته‌اند.
2 ـ 4 کاربرد توابع مطلوبیت متفاوت
در این بخش، بهینه‌سازی تابع مطلوبیت پیشنهادی در مورد جوشکاری را در ارتباط با کشتی‌سازی مورد بررسی قرار می‌دهیم دراین مثال چون هزینة آزمایشی هستند لازم است فرض کنیم که واریانس فرایند در تمام منطقه ثابت است. این مثال در صورت ثابت‌بودن واریانس نیز به، نشان می‌دهد که متد پیشنهادی چه مزایای مهمی‌دارد. یک روش کلی برای معیارهایی که فاقد مشخصات هستند ولی می‌توان برای آنها یک هدف و یک حداقل ارزش قابل قبول تعیین کرد ارائه داده‌ایم که به کمک آن می‌توان مطلوبیت معیار سرعت حرکت را که فاقد مشخصة مهندسی است و انحراف معیاری برابر با صفر دارد تعیین کرد.