چکیده:

امروزه به دلیل رقابتی شدن بازار، یک زنجیره تامین کارآمد در هر صنعتی می ­تواند نقش بسزایی در موفقیت آن داشته باشد. صنایع غذایی هم از این موضوع مستثنی نمی­باشند. این صنعت به دلیل وجود بازار فروش گسترده و سود زیاد، در سال­های اخیر به شدت مورد توجه سرمایه گذاران قرار گرفته است. در یک زنجیره تامین غذایی موفق می­توان، کیفیت و سلامت محصول، کارآمدی حمل و نقل و پایداری محیط زیست را به عنوان فاکتورهای اصلی در نظر گرفت.

این پژوهش مدلی ارائه می­دهد که در آن جریان مواد از تامین کننده تا خرده فروش در نظر گرفته شده است و شرایط نگه­داری آن­ها در هر لحظه از فرایند جهت حفظ کیفیت و سلامت محصول  تحت کنترل قرار دارد. همچنین در این مدل توجه خاصی به ارائه محصول با کیفیت­های متفاوت برای مشتریان شده است تا پاسخ­گوی تمامی سلایق باشد. تابع هدف این مدل از جنس هزینه است و در پی کمینه کردن مجموع هزینه­ها می­باشد. کاهش میزان انتشار گاز دی اکسید کربن نیز در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته است و مدل با انتخاب روشی مناسب برای حمل و نقل علاوه بر کاهش هزینه، موجب کمینه شدن میزان تولید گاز دی اکسید کربن و آسیب به محیط زیست می­ شود.

نتایج نشان می­دهد چالش­های فوق تناقضی با یکدیگر نداشته و در صورت وجود یک مدل حساب شده، یک زنجیره تامین غذایی می ­تواند بدون تحمل هزینه­ های اضافه و با احترام به محیط زیست محصولاتی سالم و با کیفیت را در اختیار مشتریان خود قرار دهد.

کلمات کلیدی: زنجیره تامین، صنایع غذایی، بهبود سلامت، بهبود کیفیت، پایداری محیط زیست، کارآمدی حمل و نقل

 

 

 

 

فهرست مطالب

چکیده: ‌ب

فهرست مطالب ‌ج

فهرست شکل­ها ‌و

فهرست جدول­ها ‌ز

فصل اول : کلیات تحقیق 1

1-1 مقدمه 2

1-2 اهمیت و ضرورت تحقیق 2

1-3 اهداف تحقیق 4

1-4 ساختار تحقیق 4

فصل دوم : ادبیات و پیشینه تحقیق 5

2-1 مقدمه 6

2-2 زنجیره تامین و ضرورت وجود آن 6

2-3 زنجیره تامین یک­پارچه 9

2-4 فرایندهای عمده­ی مدیریت زنجیره تامین 10

2-4-1 مدیریت اطلاعات 10

2-4-2 مدیریت لجستیک 12

2-4-3 مدیریت روابط 12

2-5 ابعاد فیزیکی زنجیره تامین 13

2-6 روند توسعه سیستم‌های اطلاعاتی و نقش آن­ها در زنجیره تامین 14

2-7 زنجیره تامین غذایی 16

2-7-1 جایگاه زنجیره تامین غذایی در ایران 18

2-7-2 مزایای ایجاد زنجیره تامین غذایی در کشور ایران 20

2-7-3 توجه به کیفیت و سلامت محصول در زنجیره تامین غذایی 20

2-7-4 کارآمدی حمل و نقل در زنجیره تامین غذایی 22

2-7-5 زنجیره تامین سبز 25

2-7-5-1 تفاوت زنجیره تامین سنتی و سبز 27

2-7-6 بررسی روابط میان چالش­های مطرح شده 27

2-8 رویکرد مدل­سازی و حل 29

2-9 نتیجه ­گیری 31

فصل سوم : مدل سازی زنجیره تامین غذایی 34

3-1 مقدمه 35

3-2 مسئله­ زنجیره تامین و مدیریت آن 35

3-3 معرفی مدل 35

3-4 روش تخمین تولید گاز دی اکسید کربن 38

3-5 فرض­های مدل 39

3-6 نشانه گذاری 39

 

3-7 فرمول­بندی مدل 43

3-8 مثال عددی 47

3-9 تحلیل حساسیت 51

3-10 نتیجه ­گیری 53

فصل چهارم : مطالعه­ موردی 54

4-1 مقدمه 55

4-2 معرفی شرکت 55

4-3 تعریف مسئله 56

4-4 داده ­های ورودی مسئله برای مدل­سازی 57

4-5 حل مدل 60

4-6 تحلیل نتایج 63

4-7 فصل پنجم : نتیجه ­گیری و پیشنهادها 65

5-1 مقدمه 67

5-2 نتایج تحقیق 67

5-3 پیشنهادهای آتی 68

مراجع 69

پیوست 75

Abstract 80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل­ها

شکل(2-1) شمایی از زنجیره تامین 7

شکل (2-2) زنجیره­ تامین بدون جریان اطلاعات 11

شکل (2-3) زنجیره­ تامین همراه با جریان اطلاعات 12

شکل(2-4) شمایی از زنجیره تامین غذایی 16

شکل(2-5) حمل و نقل در زنجیره تامین 23

شکل(2-6) شمایی از تاثیرات چالش­های مختلف زنجیره­ تامین غذایی بر هم 32

شکل(3-1) بخش­های مختلف زنجیره تامین و ارتباطات آن­ها 36

شکل(3-2) روش تخمین تولید گاز دی اکسید کربن در حمل و نقل جاده­ای 38

شکل (3-3) نمایش شماتیک خروجی مدل 47

شکل(4-1) مقایسه­ هزینه­ها 64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

جدول(2-1) مقاصد زنجیره تامین فرآورده ­های غذایی 19

جدول (2-2) مروری بر پیشینه­ی تحقیق 31

جدول (3-1) موجودی انبارهای ورودی 48

جدول (3-2)  تعداد واحدهای مورد نیاز در هر انبار 48

جدول (3-3) میزان تولید در هر خط تولید 48

جدول­های (3-4) و (3-5) جریان مواد 49

جدول (3-6) تعداد وسایل نقلیه­ی به کار گرفته شده 49

جدول (3-7)  هزینه­ های بخشهای مختلف 50

جدول (3-8)  مقایسه­ زمان حل مدل در مقیاس­های مختلف 50

جدول (3-9)  مقایسه­ هزینه­ها در شرایط مختلف 52

جدول (3-10)  مقایسه­ مسئله در دو حالت استفاده از 3pl و عدم استفاده از آن 53

جدول (4-1) اطلاعات مربوط به مواد خام 57

جدول (4-2) اطلاعات مربوط به تامین­کنندگان 57

جدول (4-3) محصولات و اطلاعات آن­ها 58

جدول (4-4) تقاضای هر محصول در هر خرده فروش 58

جدول (4-5) مشخصات انبار 59

جدول (4-6) فاصله­ی خرده فروشان از انبارهای خروجی 59

جدول (4-7) مشخصات وسایل نقلیه 59

جدول (4-8) موجودی انبار ورودی 60

جدول (4-9) موجودی انبار خروجی و تولید خط تولید 60

جدول (4-10)  جریان مواد 61

جدول (4-11) تعداد وسایل نقلیه­ی به کار گرفته شده 61

جدول (4-12)  هزینه­ های بخشهای مختلف 62

جدول (4-13)  مقایسه­ مسئله در دو حالت استفاده از 3pl و عدم استفاده از آن 63

جدول (پ-1) اطلاعات انبارها 75

جدول (پ-2) اطلاعات وسایل نقلیه 75

جدول (پ-3) شرایط نگه­داری مواد اولیه 75

جدول (پ-4) تامین مواد توسط تامین کنندگان 76

جدول (پ-5) ظرفیت تولید 76

جدول(پ-6) تقاضای مواد اولیه 76

جدول (پ-7) تقاضای محصولات 76

جدول (پ-8) فاصله­ی تسهیلات 77

جدول (پ-9) هزینه تولید 77

جدول (پ-10) مقدار عرضه توسط هر عرضه کننده 78

جدول (پ-11) هزینه مواد اولیه 79

 

 

1-1 مقدمه

با توجه به سرعت اجتناب ناپذیر بین المللی شدن تجارت و ورود اغلب کشورهای در حال توسعه به این جریان، اهمیت توجه به کارآمدی زنجیره تامین بیشتر نمایان می­ شود. در بازار رقابتی امروز محصول سالم و با کیفیت باید در کوتاه­ترین زمان ممکن در اختیار مشتری قرار بگیرد تا بنگاه اقتصادی بتواند رضایت مشتری را جهت حفظ آن و جلب مشتری­های جدید فراهم کند. یک زنجیره تامین کارآمد در هر صنعتی نقش بسزایی در موفقیت آن دارد و صنایع غذایی نیز از این قضیه مستثنی نمی­باشند. در حالی که صنایع غدایی در حال حاضر درگیر مسایلی مانند امنیت غذایی، دورریز محصولات، کشاورزی و سلامت عمومی می­باشد چالش­های جدیدی مانند تغییرات آب و هوایی و تجارت منصفانه ظهور یافته­اند و نگرانی­هایی هم در مورد صنایع غذایی پایدار ایجاد شده­است [11]. از طرفی صنایع غذایی با توجه به آثار مستقیم و غیر مستقیمی که در زندگی افراد می­گذارد می ­تواند در شکوفایی اقتصاد کشورهای دنیا نقش بسزایی داشته باشد و تاثیرات مثبت بسیاری در آن ایجاد کند. از جمله­ این آثار می­توان به افزایش بهره­روی نیروی انسانی و سرمایه، ایجاد بازار مصرف برای بیشتر محصولات، کاهش ضایعات، عرضه بهداشتی­تر محصولات غذایی، رعایت استانداردهای مواد غذایی و صرفه­جویی در وقت و هزینه اشاره کرد.

1-2 اهمیت و ضرورت تحقیق

شناخت نقاط قوت، فرصت­ها و نیز مشکلات وتنگناهای صنایع غذایی می ­تواند کشور را به چشم اندازهایی روشن­تر در این صنعت و صنایع وابسته به آن رهنما شود. فرصت­ها، مزایا و نقاط قوت صنایع غذایی در کشور ایران، امکانات بالقوه و ظرفیت­های وسیع و قابل توسعه­ای دارد به علاوه ایجاد صنایع غذایی در کشورهای در حال توسعه، نیروی کار ارزان، سرمایه­بری کمتر و افزایش توان ارزی کشور از طریق صادرات محصولات غذایی موجب چند برابر شدن ارزش این صنعت می شود. طبق آمار اعلام شده از طرف وزارت صنعت و معدن جمهوری اسلامی در ایران و در سال 1390 در حدود 2948 فقره مجوز برای محصولات غذایی و آشامیدنی صادر شده­است و 108238 میلیارد سرمایه گذاری در این صنایع صورت گرفته که سهم این رقم از کل 13.32 درصد بوده در حالی که با ایجاد 88057 شغل 18.96 درصد از کل شغل­های ایجاد شده در این زمینه بوده است که خود می ­تواند گواهی بر گفته­های فوق باشد. از طرفی 638222 شغل در سال­های86 تا 90 در زمینه صنایع غذایی و آشامیدنی ایجاد شده است که 17.11 در صد از سهم کل را شامل می­ شود و طبق پیش بینی های بعمل آمده تولید محصولات غذایی در ایران در سال پایانی برنامه چهارم افزایش چشمگیری خواهد داشت [1].

با توجه به آمار فوق وجود حمایت و پشتیبانی از  توسعه­ فعالیت­های صنایع غذایی به تقویت بخش عمده­ای از  اقتصاد کشور منجر شده و موجب ایجاد کسب و کاری امن با فرصت­های شغلی فراوان  می­ شود که از نیازهای عمده­ی یک کشور می­باشد. توجه به این صنایع تاثیرات مثبت دیگری نیز دارد که  افزایش تولید و امنیت غذایی، تامین نیازهای عمده معیشتی جامعه و مواد خام مورد نیاز بسیاری از صنایع، افزایش درآمد کشاورز و در نتیجه اشتغال­زایی و عدم مهاجرت از روستا به شهر، جلوگیری از خروج ارز برای واردات مواد غذایی و جلوگیری از صدور مواد اولیه خام کشاورزی را می­توان به عنوان عمده­ترین آنها نام برد.

اما همه این­ها زمانی امکان­ پذیر است که یک زنجیره تامین مناسب و یک­پارچه در این صنعت حاکم باشد و تمامی موارد دخیل و تاثیرگذار روی آن را در نظر بگیرد. هر صنعتی که بتواند فراتر از مرزها رفته و وارد بازارهای جهانی شود قطعا آینده­ای روشن داشته و می ­تواند بیشترین کمک را به رشد اقتصادی یک کشور بکند. رقابت در كلاس جهانی زمانی امكان‌پذیر است كه بتوان در بحث زنجیره تامین سرآمد بوده و در تمامی نقاط سازمان‌ آن را به اجرا درآورد. در فضای پیچیده و رقابتی بازارهای جهانی امروز بدون توجه به زنجیره تامین و انتخاب بهترین استراتژی ادامه­­ی حیات صنایع عملا غیر ممکن می­باشد و زنجیره تامین یک لایه، پاسخگوی نیازهای آن­ها نیست و جهت باقی ماندن در این بازار باید با قوانین و شرایط جدید خود را وفق داده و در صورت لزوم به دنبال ایجاد یک رویکرد جدید و یک­پارچه برای زنجیره تامین خود باشند تا بهترین اجناس را در مناسب­ترین زمان و پایین­ترین قیمت ارائه دهند [12, 13]. همچنین افزایش اطلاعات، تنوع محصولات، اهمیت توسعه روابط با تامین کنندگان و مشتریان و ضرورت مدیریت فرایند کسب و کار اهمیت وجود زنجیره تامین را دو چندان می­ کند.

محصولات غذایی مستقیما بر روی سلامت جامعه تاثیر می­گذارند، در نتیجه باید توجه ویژه­ای به کیفیت این محصولات داشت. ارائه محصولات با کیفیت مناسب منوط به توجه به جریان مواد از اولین نقطه تا لحظه رسیدن به دست مشتری می­باشد و تنها با داشتن یک زنجیره تامین کارآمد است که می­توان این موضوع را مدیریت کرد. در حال حاضر توجه به زنجیره تامین پایدار نیز به شدت در جوامع گوناگون مورد توجه قرار گرفته است. امروزه بیشتر کشورها اعم از توسعه یافته و در حال توسعه به دنبال کم کردن تولید گازهای گلخانه­ای می­باشند. برای مثال کشور چین در یازدهمین برنامه توسعه 5 ساله خود بر کاهش ده درصدی تولید گاز دی اکسید کربن به شدت تاکید کرده است [14]. یکی از دغدغه­های اصلی مدیران بنگاه­های اقتصادی، مدیریت و صرفه جویی هزینه­ها می­باشد و آن­ها سعی می­ کنند با کاهش هزینه بتوانند خدمات و محصولات بهتری را به مشتریان خود ارائه دهند تا در بازار رقابت از رقیبان خود پیشی بگیرند.

فهرست شکل­ها………………………………………………………………………………………………………………………………………………………د
فهرست علائم اختصاری……………………………………………………………………………………………………………………………………………ر
چکیده فارسی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………ژ
چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….س
فصل اول: (مروری بر مقالات و منابع)
1-1- مقدمه. 2
1-2- اصول و مبانی صوت …… 3
1-2-1- ماهیت صوت.. 3
1-2-2- کمیت­های صوتی.. 3
1-2-3- ساختمان گوش انسان.. 5
1-2-3-1-1-1- محدوده شنوایی.. 5
1-1-1- انواع صوت.. 5
1-2-4- سرچشمه­های صوتی.. 6
1-2-5- تأثیر شرایط محیطی بر صوت.. 6
1-3- جذب صوت.. 7
1-3-1- اتلاف انرژی صوت.. 7
1-3-2- ضریب جذب صوت.. 7
1-3-2-1-…………………………………………………………………………. عوامل مؤثر در ضریب جذب ماده 8
1-3-2-2- روش­های اندازه ­گیری ضریب جذب صوت   8
 
 
1-3-2-2-1-1- روش لوله امپدانس…. 8
1-3-2-2-2- روش میدان پرانعکاس… 12
1-3-2-2-3- روش حالت پایا 12
1-4- انواع مکانیزم جذب صوت.. 12
1-5- انواع جذب کننده­ های صوتی.. 13
1-5-1- جذب کننده­ های پوسته­ای.. 13
1-5-2- جذب کننده­ های حفره­ای.. 13
1-5-3- جذب کننده­ های روزنه­دار 14
1-5-4- جذب کننده­ های رزونانسی و انواع آن.. 14
1-5-4-1- جاذب­های هلمهولتز عادی.. 14
1-5-4-2- جاذب­های ریز سوراخ. 15
1-5-4-3- بلوك بنایی………………………………………………………………………………………………………………………………. 15
1-5-5- جذب کننده­ های الیافی یا متخلخل و انواع آن.. 16
1-5-5-1- پشم معدنی………………………………………………………………………………………………………………………………. 16
1-5-5-2- فوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 17
1-5-5-3- پلاستر آكوستیكی.. 17
1-5-5-4-……………………………………………………………………………………………………. کاستون.. 18
1-5-5-5-…………………………………………………………………………………………………….. آیروژل.. 18
1-5-5-6- كامپوزیت­ها 18
1-5-5-6-1- مشخصات كامپوزیت­ها………………………………………………………………………………………………………. 19
1-5-5-6-2- طبقه ­بندی كامپوزیت­ها 20
 
 
1-5-5-6-2-1- کامپوزیت­های ذره­ای.. 20
1-5-5-6-2-2- كامپوزیت­های لیفی………………………………………………………………………………………………….. 22
1-6- تاریخچه­ی جاذب صوتها 22
1-7- آشنایی با فناوری نانو. 24
1-7-1- نانو ذرات.. 26
1-7-2- نانوکامپوزیت­ها 26
1-7-2-1-…………………………………………………………………………………………………… پلی­استر. 27
1-7-2-2- پلی­اتیلن کلرینه شده 28
1-7-2-2-1- واکنش­های مختلف تبدیل شدن پلی­اتیلن به CPE.. 29
1-7-2-3-……………………………………………………………………………………………………. نانوکلی.. 29
1-8- عمل پلاسما 30
1-8-1- شیمی پلاسما 31
1-8-1-1- اجزای اصلی.. 31
1-8-1-2- برخورد اجزاء پلاسما 33
1-8-1-3- برخورد پلاسما و سطح.. 34
1-8-1-4- واکنش­های اتم، مولکول و سطح.. 34
1-8-1-4-1- جذب……………………………………………………………………………………………………………………………….. 35
1-8-1-4-2- پراکنش…………………………………………………………………………………………………………………………… 35
1-8-2- انواع پلاسما 36
1-8-2-1- پلاسمای گرم. 36
1-8-2-2- پلاسمای سرد ……………. 36
 
 
1-9- هدف از پروژه 39
                فصل دوم: (تجربیات)
2-1- مقدمه. 41
2-2- مواد و تجهیزات   41
2-2-1- مواد اولیه. 41
2-2-2- تجهیزات مورد نیاز 41
2-3- روش کار 42
2-3-1- آماده ­سازی الیاف پلی­استر. 42
2-3-2- تهیه نانوکامپوزیت پلی­اتیلن کلرینه/پلی­استر عمل شده با پلاسما/نانو کلی.. 43

 

2-4- آنالیزهای انجام شده 44
2-4-1- اندازه ­گیری جذب صوت به روش لوله امپدانس…. 44
2-5- بررسی گونه شناسی.. 45
2-5-1- آنالیز میکروسکوپی الکترونی پویشی ((SEM… 45
                فصل سوم: (نتایج و بحث)
3-1- مقدمه ……….. 47
3-2- بررسی اثر پلاسما بر روی الیاف پلی­استر …. 47
3-2-1- تصاویر SEM الیاف پلی­استر عمل شده با پلاسما تحت فشارها و زمان­های مختلف… 48
3-3- بررسی رفتار جذب صوت نانو کامپوزیت… 49
3-3-1- بررسی اثر تغییر پارامترهای پلاسما روی  الیاف پلی­استر، بر ضریب جذب صوت نانوکامپوزیت پلی­اتیلن کلرینه شده/پلی­استر عمل شده با پلاسما/نانوکلی.. 49
3-3-2- بررسی اثر تغییر درصد الیاف پلی­استر عمل شده با پلاسما بر ضریب جذب صوت نانوکامپوزیت پلی­اتیلن کلرینه
 
شده/پلی­استر عمل شده با پلاسما/نانوکلی ……………………………………………………………………………………………………………………….54
3-3-3- بررسی اثر تغییر ضخامت بر ضریب جذب صوت نانوکامپوزیت پلی­اتیلن کلرینه/ پلی­استر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….56
3-4- گونه شناسی سطح نانوکامپوزیت پلی­اتیلن کلرینه شده/ پلی­استر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی 57
3-4-1-  تصویر SEM نانوکامپوزیت پلی­اتیلن کلرینه شده/ پلی­استر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی.. 57
3-5- نتیجه گیری نهایی.. 58
3-6-پیشنهادات ……………… 59
مراجع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….60
 
 
فهرست جداول
عنوان                                                                                                                                                                           صفحه
 
جدول (1-1) سرعت صدا در مواد مختلف ……………………………………………………………………………………………………………………………………4
جدول (1-2) مشخصه­های انرژی برای چند اتم و مولکول ………………………………………………………………………………………………………..32
جدول (2-1) ویژگی­های پلی­اتیلن کلرینه شده ………………………………………………………………………………………………………………………….41
جدول (2-2) ویژگی­های نانوکلی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………41
جدول (2-3) شرایط عمل پلاسما بر روی الیاف پلی­استر……………………………………………………………………………………………………………42
جدول (2-4) شرایط تولید نانوکامپوزیت­ها­ی پلی­اتیلن کلرینه/ پلی­استر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی…………………………………….43
 
فهرست شکل ها
   عنوان                                                                                                                                                 صفحه
شکل (1-1) برخورد یک پرتو صدا با سطح ماده ………………………………………………………………………………………………………………………….6
شکل (1-2) نمونه ­ای از جاذب هلمهولتز …………………………………………………………………………………………………………………………………….15
شکل (1-3) نمونه ­ای از جاذب ریز­سوراخ …………………………………………………………………………………………………………………………………..15
شکل (1-4) نمونه ­ای از بلوک شیاردار بنایی………………………………………………………………………………………………………………………………..16
شکل (1-5) نمونه ­ای از پشم معدنی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….17
شکل (1-6) نمونه ­ای از آیروژل…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….18
شکل (1-7) واکنش کلریناسیون پلی­اتیلن…………………………………………………………………………………………………………………………………..28
شکل (1-8) دانسیته­ها و دماها یا انرژی­هایی برای انواع اجزای اصلی در یک پلاسمای معمولی تحت فشار کم …………………….32
شکل (2-1) دستگاه اندازه ­گیری صوت لوله امپدانس …………………………………………………………………………………………………………………45
شکل (3-1) تصاویر SEM الیاف پلی­استر: a) الیاف پلی­استر بون عمل پلاسما، b) فشارmbar15/0، زمان min1، c) فشارmbar15/0، زمان min5/2 d) فشارmbar15/0، زمان min5، e) فشارmbar25/0، زمان min1، f) فشارmbar25/0، زمان min5/2،g ) فشارmbar25/0، زمان min5، h) فشارmbar35/0، زمان min1، i) فشارmbar35/0، زمان min 5/2 j) فشارmbar35/0،min 5…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………48
شکل (3-2) منحنی ضریب جذب صوت پلی­اتیلن کلرینه شده………………………………………………………………………………………………….50
شکل (3-3) منحنی ضریب جذب نمونه­های حاوی %10 الیاف پلی­استر(a): حاوی%0 نانوکلی (b): حاوی %5/0نانوکلی و ©: حاوی %1 نانوکلی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….51
شکل (3-4) منحنی ضریب جذب نمونه­های حاوی %20 الیاف پلی­استر(a): حاوی%5/0 نانوکلی (b): حاوی %1نانوکلی و ©: حاوی %0 نانوکلی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….52
 
شکل (3-5) منحنی ضریب جذب نمونه­های حاوی %30 الیاف پلی­استر(a): حاوی %1نانوکلی (b)حاوی %0 نانوکلی ©: حاوی  نانوکلی:%5/0………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….52
 
 
 
 
شکل (3-6) منحنی ضریب جذب نمونه­های حاوی %40 الیاف پلی­استر(a): حاوی0% نانوکلی (b): حاوی %5/0نانوکلی و ©: حاوی 1% نانوکلی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….53
شکل (3-7) منحنی ضریب جذب نمونه­های حاوی %50 الیاف پلی­استر(a): حاوی%5/0 نانوکلی (b): حاوی %1 نانوکلی و ©: حاوی %0نانوکلی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………53
شکل (3-8) منحنی ضریب جذب نمونه­های حاوی %60 الیاف پلی­استر(a): حاوی%1نانوکلی (b): حاوی %0نانوکلی و ©: حاوی %5/0نانوکلی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..54
شکل (3-9) منحنی مقایسه  ضریب جذب صوت  نمونه­های(a): حاوی%0 الیاف پلی­استر (b): حاوی %10 الیاف پلی­استر ©: حاوی %20 الیاف پلی­استر (d): حاوی %30 الیاف پلی­استر (e) حاوی %40 الیاف پلی­استر (f): حاوی %50 الیاف پلی­استر (g): حاوی %60 الیاف پلی­استر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………55
شکل (3-10) منحنی مقایسه ضخامت الیاف پلی­استر(a): mm2 (b): mm 3 ©: mm4……………………………………………………57
 
شکل (3-11) تصویر SEM نانوکامپوزیت پلی­اتیلن کلرینه شده/ پلی­استر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی………………………………..57
 
 
چکیده
تهیه و بررسی خواص نانوکامپوزیت پلی­اتیلن کلرینه شده/پلی­استر عمل شده با پلاسما/نانوکلی جاذب صوت
آزیتا سالاروند
 
سر و صدا، به عنوان صدای ناخواسته تعریف شده است که یکی از مهمترین عوامل زیان آور محیط زیست است. تلاش­ های زیادی برای به کارگیری روش­های مؤثر کاهش آلودگی صوتی، صورت گرفته است. استفاده از مواد جاذب صوت به عنوان یکی از مؤثرترین راه ها برای کنترل صدای ناشی از بازتابش سطوح می­باشد. الیاف یکی از مناسبترین مواد برای کاربرد در جاذب­های صدا می­باشد. در این تحقیق، نانوکامپوزیت­های جاذب صوت پلی­اتیلن کلرینه شده (CPE)/ الیاف پلی­استر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی، به عنوان جاذب صوت در نسبت­های مختلف، تهیه شد. برای این منظور ابتدا الیاف پلی­استر به وسیله عملیات پلاسما با تأثیر پارامترهای  مختلف عملیات، زمان عملیات و فشار پلاسما آماده شد. سپس نانوکامپوزیت پلی­اتیلن کلرینه شده/پلی­استر عمل شده با پلاسما/نانوکلی با نسبت­های مختلف پلی­استر عمل شده با پلاسما (10،20،30،40،50،60) و درصدهای مختلف نانوکلی(0،5/0،1) به روش ساده مخلوط کن داخلی و پرس پخت تهیه و مورد ارزیابی قرار گرفتند. ساختار نانوکامپوزیت و الیاف پلی­استر عمل شده با پلاسما با بهره گرفتن از میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی جذب صوت نانوکامپوزیت در یک لوله امپدانس تست شد. اثر ظرفیت الیاف، ضخامت نانوکامپوزیت روی ویژگی­های جذب صوت بررسی شد. نتایج نشان داد که خصوصیات صوتی مواد متخلخل به اختلاط با پلی­استر عمل شده با پلاسما بستگی دارد. جذب صوت مواد با افزایش مقدار پلی­استر عمل شده با پلاسما/ نانوکلی به مقدار قابل توجهی افزایش یافت. علاوه بر­این، ویژگی­های آکوستیک نانوکامپوزیت با ظرفیت %60 پلی­استر عمل شده با پلاسما/نانوکلی در محدوده فرکانس بالا Hz3500 یک اوج ضریب جذب صوت 89/0را نشان داد.
کلمات کلیدی: پلی­اتیلن کلرینه شده، پلی­استر، پلاسما، نانوکلی، جذب صوت
 

فصل اول

مروری بر مقالات و منابع
 

1-1-مقدمه

صدا وسیله ارتباط است، ارتباط انسان­ها با یکدیگر، ارتباط با طبیعت و حتی ارتباط با اشیاء ساخته شده توسط خود انسان. صدا اولین وسیله ارتباطی است، علم تولید، انتشار و دریافت صدا آکوستیک[1] نام دارد. امروزه همراه با رشد شهرنشینی، به علت توسعه بی­شمار در صنایع و همچنین افزایش استفاده از ماشین­آلات جدید، عظیم و نیرومند در تمامی زمینه­ها صداها­ی ناخواسته­ای به وجود می­آیند و آلودگی صوتی یکی از اجزای غیرقابل اجتناب زندگی ماشینی بشرگشته است. طبق آمار سازمان جهانی بهداشت تعداد افرادی كه در سراسر دنیا دچار كاهش شنوایی می­باشند از 120 میلیون نفر در سال 1995 به 250 میلیون نفر در سال 2004 افزایش یافته است. چنانكه در منابع علمی مختلف و تحقیقات بسیاری كه در خصوص بررسی و ارزیابی اثرات سوء صدا و ارزیابی علائم وعوارض آن بر شاغلین صنایع پر صدا به عمل آمده، حاكی از آن است عوارض بسیاری از قبیل تغییرات موقت و دائم آستانه شنوایی، ایجاد كم شنوایی حسی عصبی، مشكلات روحی و روانی، افزایش فشار خون، ایجاد معلولیت شنوایی، تأثیر منفی بر پارامترهای فیزیو لوژیک از قبیل درجه حرارت بدن، سردرد، اثرات منفی و بازدارنده بر كارایی و عملكرد كاركنان، افزایش ضربان قلب، اثر برسیستم گوارشی و دستگاه گردش خون، ایجاد استرس، ایجاد اختلال در زندگی روزمره و حالت اذیت و احساس ناراحتی، افزایش ترشح غدد درون ریز(غده فوق كلیوی و تیروئید)، اختلال در ایجاد یادگیری، تأثیر بر كیفیت خواب و بسیاری از عوارض دیگر را می­توان ناشی از تماس طولانی مدت با عامل زیان آور صدا نام برد. كلیه موارد یاد شده از عوارض مشترك صداهای با فركانس­های بالا، میانی و پا یین می باشند، بعضی از اثرات خاص مواجهه با صداهای فركانس پا یین است. برای غلبه بر این مشکل انواع مختلف مواد برای کاهش صدا توسعه یافته است اما تعداد محدودی از آنها توانسته ­اند تا حدی برای جامعه پرسرو صدا امروزی مفید واقع شوند [1،2].
به این منظور تولید پنل­ها­ی سوراخ شده، فلزات متخلخل و الیاف فلزی تاحد زیادی در سال­ها­ی اخیر بهبود یافته­اند که جذب صوت عالی در یک محدوده فرکانسی گسترده را فراهم می­ کند با این حال، خواص مکانیکی آنها با توجه به ضخامت و فاکتورهای میکرو متخلخل آنها کم گزارش شده است. اگرچه فلزات متخلخل یک سری ویژگی­ها­ی خوب مانند استحکام مخصوص بالا، هدایت حرارتی، جذب انرژی مؤثر دارند اما دارای معایبی هم هستند. آنها اغلب جاذب

چکیده

مسئله زمانبندی سیستم باز[1] یک مسئله زمانبندی مهم و جهانی است و این مسئله به طور وسیع در صنعت کاربرد دارد. مسئله زمانبندی سیستم باز جزء مسائل سخت[2]  است. مسئله زمانبندی سیستم باز فضای راه حل آن به طور قابل ملاحظه ای بزرگتر از مسئله زمان‌بندی مغازه کارها[3] است و به نظر می رسد که در کتاب ها و مقالات به آن کمتر توجه شده است. استفاده از روش های كلاسیک برای بدست آوردن جواب بهینه در این مسائل‌دارای پیچیدگی زمانی بالایی است و دربرخی از موارد غیرممكن است درنتیجه برای حل این مسائل بیشتر از روش های ابتكاری استفاده می شود. هدف مسئله زمانبندی سیستم باز بدست آوردن یک ترکیب امکان پذیر از سفارشات ماشین و کار تعیین شده است که زمان کلی اتمام کارها[4] در کمترین زمان ممکن باشد. در بین مقالات مختلفی که در زمینه حل مسئله زمانبندی سیستم های باز ارائه شده است، هیچکدام پارامتر نگهداری ماشین ها[5] را درنظر نگرفته اند  و این درحالیست که در عمل، ماشین آلات موجود در کارخانجات بنا به دلایل مختلف دچار آسیب و خرابی در حین انجام کار می‌شوند که این امر خسارات فراوانی از جمله اتلاف زمان، و هزینه های اضافی در جهت اجرای مجدد فرایند نیمه کاره را به همراه دارد. در این پایان نامه یک روش جدید برای حل مسئله زمانبندی سیستم های باز با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک ارائه شده است که مسئله نگهداری ماشین ها را نیز در نظر می گیرد. در الگوریتم پیشنهادی با بهره گرفتن از عملگرهای متنوع در کنار هدفمند کردن انتخاب کروموزوم برای کارایی هر چه بیشتر الگوریتم تلاش شده است و نتایج تجربی نشان دهنده کارایی بیشتر الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با دیگر الگوریتمها می باشد.

 

کلمات کلیدی: مسئله زمانبندی سیستمهای باز، الگوریتم ژنتیک ، نگهداری ماشین ، زمان کلی اتمام کار

 

 

 

 

فهرست مطالب

1    فصل اول مقدمه و کلیات تحقیق.. 1

2

2

5

5

6

6

7

7

8

9

10

10

11

12

14

2      فصل دوم ادبیات و پیشینه تحقیق.. 15

16

16

18

19

20

20

21

22

23

24

28

31

33

33

33

34

34

36

38

38

40

41

41

    41

42

42

43

43

44

44

44

46

47

47

48

48

49

50

51

51

52

52

53

53

53

54

55

55

55

56

58

59

60

61

 

 

3       روش تحقیق.. 63

64

65

67

68

70

71

71

72

73

74

77

78

79

4       محاصبات و یافته های تحقیق.. 79

80

80

81

5       نتیجه گیری و پیشنهادات.. 86

      فهرست منابع و مأخذ.. 88

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

4

22

34

36

45

80

81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست تصاویر

شکل ‏2‑1: مساله معیاری برای 5 کار و 5 ماشین.. 5

شکل ‏2‑1: رابطه تقذم برای n کار.. 25

شکل ‏2‑2: مساله 3 کار.. 26

شکل ‏2‑3: نمونه اول زمانبندی.. 26

شکل ‏2‑4: نمونه ای دیگر از زمانبندی.. 26

شکل ‏2‑5: قاعده جانسون.. 27

شکل ‏2‑6: مساله 3 کار و 3 ماشین.. 30

شکل ‏2‑7: نمودار گانت بر طبق ماشین.. 30

شکل ‏2‑8: نمودار گانت بر اساس كار.. 31

شکل ‏2‑9: تكنیک بكار برده شده برای مسائل job shop. 31

شکل ‏2‑10: دسته بندی استراتژی‌های جستجو.. 39

شکل ‏2‑11: مراحل کلی الگوریتمهای تکاملی.. 40

شکل ‏2‑12: نمایش کروموزوم به صورت درختی.. 43

شکل ‏2‑13: احتمال انتخاب در روش چرخ گردان.. 46

شکل ‏2‑14: احتمال انتخاب در روش رتبه بندی.. 47

شکل ‏2‑15: انتخاب مسابقه‌ای.. 48

شکل ‏2‑16: عملگر تبادل تک نقطه ای.. 49

شکل ‏2‑17: عملگر تبادل دو نقطه ای.. 50

شکل ‏2‑18: عملگر معکوس سازی.. 51

شکل ‏2‑19: عملگر حذف و کپی.. 51

شکل ‏2‑20: عملگر حذف و تولید مجدد.. 52

شکل ‏2‑21: مراحل الگوریتم GA-ACO.. 57

شکل ‏2‑22: عملگر مبتنی بر کار.. 58

شکل ‏2‑23: عملگر جهش شیفتی.. 58

شکل ‏2‑24: یک کروموزوم نمونه در الگوریتم GA-Fuzzy. 59

شکل ‏2‑25: یک کروموزوم نمونه در الگوریتم HGA.. 59

شکل ‏2‑26: فلوچارت الگوریتم HGA.. 60

شکل ‏2‑27: یک کروموزوم نمونه در الگوریتم GADG.. 61

شکل ‏3‑1: فلوچارت الگوریتم پیشنهادی.. 65

شکل ‏3‑2: یک کروموزوم نمونه.. 66

شکل ‏3‑3: نگهداری ماشین وابسته به سن ماشین.. 67

شکل ‏3‑4: یک کروموزوم نمونه با در نظر گرفتن نگهداری ماشین.. 68

شکل ‏3‑5: نمودار گانت شکل 3-4.. 68

شکل ‏3‑6: ایجاد جمعیت اولیه با بهره گرفتن از ویژگی چند جمعیتی.. 69

شکل ‏3‑7: عملگر تبادل دو نقطه ای.. 72

شکل ‏3‑8: عملگر تبادل تک نقطه ای.. 73

شکل ‏3‑9: عملگر تبادل چند  نقطه ای.. 74

شکل ‏3‑10: عملگر جهش دو نقطه ای.. 77

شکل ‏4‑1: نمودار مقایسه بهترین شایستگی الگوریتم ها برای داده تست 1   82

شکل ‏4‑2: نمودار مقایسه بهترین شایستگی الگوریتم ها برای داده تست 3   82

شکل ‏4‑3: نمودار بهترین شایستگی الگوریتم ها برای داده تست 4   83

شکل ‏4‑4: پراکندگی جمعیت اولیه برای داده تست 2.. 83

شکل ‏4‑5: پراکندگی جمعیت اولیه برای داده تست 4.. 84

در این فصل ابتدا مسئله مورد نظر بیان گردیده و ضرورت و اهداف را دنبال می­نمایم در ادامه پرسشهای موجود در  مسئله را بررسی می­نمایم و فرضیه ­های تحقیق را شرح می­دهم سپس نوآوری­های تحقیق را ارائه می­نمایم در پایان واژه­ های کلیدی تعریف شده و ساختار پایان نامه ذکر خواهد شد.

 

1-1   مقدمه

مسئله زمانبندی سیستم های باز یکی از مهمترین مسائل زمانبندی در دنیای مهندسی و صنعت است. در این مسئله m ماشین و n کار وجود دارد. هرکار شامل تعداد معینی از عملیات است. هر عملیات دارای زمان از پیش تعیین شده ای برای پردازش[1] بر روی ماشین متناظر خود می باشد. ترتیب پردازش این عملیات در زمان به انجام رسیدن همه کارها بسیار تاثیر گذار است. بنابراین هدف از حل این مسئله پیدا کردن ترتیب عملیاتی است که با  کمترین مدت زمانبندی قابل پردازش باشد. در این راستا مقالات زیادی با بهره گرفتن از الگوریتم های ابتکاری[2] مختلف ارائه شده است که از بین آنها الگوریتم ژنتیک[3] یکی از بهترین ها، شناخته شده است. در این پایان نامه یک روش جدید برای حل مسئله زمانبندی با در نظر گرفتن پارامتر نگهداری ماشین[4] ها بر پایه الگوریتم ژنتیک با ویژگی چند جمعیتی ارائه شده است. نتایج تجربی نشان می­ دهد­ الگوریتم ارائه شده به جواب بهینه تری دست پیدا می­ کند [77].

 

1-2   بیان مسئله

مسئله زمانبندی سیستم باز یک مسئله زمانبندی مهم و جهانی است و این مسئله به طور وسیع در صنعت کاربرد دارد. این مسئله جزء مسائل سخت است. این مسئله شبیه به مسئله زمانبندی مغازه کارها  است با این تفاوت که در هر کار هیچ اولویتی بین فرایند یا عملیات هر کار وجود ندارد. در مسئله زمانبندی سیستم باز فضای راه حل به طور قابل ملاحظه­ای بزرگتر از مسئله زمان بندی مغازه کارها  است و به نظر می­رسد که در کتاب ها و مقالات به آن کمتر توجه شده است. شرح مسئله سیستم باز توسط گراهام و همکارانش بدین صورت باشد: یک تعداد کار به تعداد  n (J1,J2, , Jn)  وجود دارد که روی یک سلسله ماشین به تعداد m (M1,M2, , Mm) قابل پردازش است، هر کار متشکل از m عملیات می باشد (Oij). که j=1 to m و i=1 to n و هر کدام از عملیات باید روی یک ماشین متفاوت برای یک زمان مشخص شده پردازش شوند. عملیات هر کار می تواند در هر ماشینی پردازش شود ولی در هر زمان نهایتا یک عمل روی هر ماشین می تواند پردازش شود و  یک عمل از هر کار  می تواند در یک زمان پردازش شود .

هدف مسئله زمانبندی سیستم باز بدست آوردن یک ترکیب امکان پذیر از سفارشات ماشین و کار تعیین شده است که زمان کلی اتمام کارها در کمترین زمان ممکن باشد. در ادامه به بیان چندین مثال که جز مسائل  سیستم باز می باشد می پردازیم:

تعمیر کردن هواپیماهای بزرگ، که نیاز به تعمیر موتور و سیستم الکتریکی را دارد. این دو وظیفه (عملیات) ممکن است در هر ترتیبی انجام شود ولی این غیر ممکن است که این دو کار را با هم انجام دهیم. یا در مثالی دیگر یک گاراژ اتومبیل بزرگ با فروشگاه های اختصاصی را در نظر بگیرید. یک وسیله نقلیه ممکن است به کار های زیر نیاز داشته باشد: تعمیر انباره لوله اگزوز، میزان کردن چرخ ها و تنظیم موتور که سه عمل از یک کار ممکن است به هر ترتیبی انجام شوند. به هر حال، مغازه های سیستم اگزوز، میزان کردن چرخ ها، و تنظیم موتور در ساختمان های مختلف هستند و بنابراین انجام دو عمل در یک زمان امکان پذیر نیست. در مسئله زمانبندی سیستم باز ما فرض می کنیم که چندین کار از این قبیل کار ها و چندین وسیله نقلیه که نیاز به تعمیر دارند را داریم، موارد دیگر می تواند شامل: کنترل کیفیت مرکزی، انتساب کلاس، معاینه فنی خودرو، مخابره ماهواره ای و بسیاری از موارد دیگر شود [3].

در زیر یک مثال حل شده OSSP را مشاهده می کنید:

در جدول هر کار شامل دقیقا یک عملکرد  برای هر دستگاه می شود. این معیارها به طور کامل توسط یک مجموع منظم از زمان های پردازش m برای هر کار تعریف شده اند. برای مثال، جدول  1-1 یک مسئله معیاری 5*5 (5 کار و 5 ماشین) را نشان می دهد.

1-1   ضرورت تحقیق

با توجه به پیشرفت در محیط های تولید امروزی و افزایش سطح تولید و اهمیت سرعت در تولید که باعث کاهش هزینه ها و افزایش بهره وری خواهد شد نیاز به سیستم هایی که بتواند در کمترین زمان ممکن بهترین راه حل ها را در کمترین زمان برای اختصاص منابع تولیدی یا خدماتی به کارهایی که بایستی انجام شوند به شدت ضروری به نظر می رسد.

مساله زمانبندی سیستم باز از رده مسایل سخت[1] است و برای حل این مساله از روش های ابتکاری استفاده می شود. تاکنون روش های ابتکاری زیادی برای حل مساله زمانبندی سیستم های باز توسعه یافتند [4].

 

1-2   اهداف تحقیق

فرایند بهتر نمودن هر چیز را بهینه سازی می­گویند. مسائلی مانند سیستم باز به دلیل بزرگ بودن فضای جستجو امکان استفاده از روش های جستجوی معمول را ندارند. اعمال اینگونه تکنیکها برای حل چنین مسائلی گاهی به زمانی بیش از عمر یک انسان نیاز دارند. به همین دلیل تکنیکهای بهینه سازی با این ویژگی اصلی که هدف رسیدن به جواب بهینه یا نزدیک به جواب بهینه است، مطرح شدند. الگوریتم ژنتیک یکی از مناسب­ترین و کاربردی­ترین روش های حل مسئله سیستم باز است.

در مساله سیستم باز می توان به دو صورت سیستم های زمانبندی را بهینه کرد. بهینه کردن زمان برای رسیدن به پاسخ بهینه در روش های قبلی و یا بهینه تر کردن زمان کلی زمانبندی برای این مساله که ما در این مقاله به دنبال بهینه تر کردن زمانبندی این مساله هستیم.

 

1-3   نوآوری تحقیق

هزینه‌های نگهداری و تعمیرات، در مجموع، بخش عمده‌ای از هزینه‌های تولید را در بر می‌گیرد. با توجه به نوع صنعت مورد بررسی، این هزینه چیزی حدود ۱۵ تا ۶۰ درصد هزینه محصول تولید شده را در بر می‌گیرد. تحقیقات نشان داده‌است که حدود ۳۳ سنت از هر دلار که برای فعالیت‌های نگهداری و تعمیرات هزینه می‌شود، مربوط به فعالیت‌های غیر ضروری در حوزه نگهداری و تعمیرات می‌باشد این در حالی است که صنایع آمریکا سالانه حدود ۲۰۰ میلیارد دلار برای نگهداری و تعمیرات تجهیزات خود هزینه می‌نمایند. این بدان معنی است که مدیریت صحیح فرایند نگهداری و تعمیرات، سالانه ۶۰ میلیارد دلار صرفه جویی در این حوزه را به همراه خواهد داشت. ژاپنی‌ها با درک اهمیت ویژه‌ای که در مدیریت فرایند نگهداری و تعمیرات در سیستم‌های تولیدی احساس می‌کردند، اقدام به طراحی سیستم‌های مختلف نگهداری و تعمیرات، از جمله نگهداری و تعمیرات بهره ور فراگیر نمودند و آن را به عنوان یکی از زیر سیستم‌های سه گانه تولید ناب به جهان معرفی نمودند.

 

1-4   پرسشهای اصلی تحقیق

 

• آیا به جواب های بهبود یافته برای مسئله سیستم باز لازم داریم؟
• آیا نگهداری ماشین را در مسئله سیستم باز می توان در نظر گرفت؟
• و اینکه آیا می توان در این مسئله به شکل هدفمند به جواب های بهتری رسید؟

 

 

1-5   فرضیه های تحقیق

تعمیم تئوری بهینه‌سازی و تکنیک‌های فرمول‌بندی بخش بزرگی از ریاضیات کاربردی را شکل می‌دهد. تحقیق در عملیات، برنامه ریزی با اعداد صحیح و مختلط، مدل‌های شبکه‌ای، تئوری کنترل، برنامه‌ریزی غیرخطی، نظریه صف و برنامه ریزی پویا برخی شاخه‌های ریاضیات کاربردی مرتبط با بهینه‌سازی هستند که امروزه در مدیریت و اقتصاد کاربرد وسیعی دارند. بنابراین با توجه به نیازهای جدید و گاهی تغییر نیازها به هر چه نزدیکتر بودن جواب به جواب بهینه نیاز داریم.

در سطح تولید ماشین ها به نگهداری نیازمندند این مساله به طور مستقیم روی دسترس پذیری ماشین، نرخ تولید، نرخ استفاده و غیره تاثیر گذار است. اگر در زمانبندی مسئله سیستم باز نگهداری در نظر گرفته نشود در عمل ما دچار وقفه هایی می شویم که در نظر گرفته نشده اند بنابراین با در نظر گرفتن نگهداری در زمانبندی، قابلیت اطمینان سیستم افزایش می یابد. می توان با تنوع بخشیدن و جستجوی چند وجهی در کروموزوم­ها در الگوریتم ژنتیک به شکل هدفمند به دنبال جواب های متقاعد کننده بود .

 

1-6   زمینه های کاربردی

زمانبندی  به عنوان یک فرایند تصمیم سازی نقش مهمی در اکثر سیستم های ساخت و تولید و نیز اکثر محیط های پردازش اطلاعات بازی می کند. همچنین زمابندی در بسیاری از سیستم های حمل و نقل و توزیع و دیگر انواع صنایع خدماتی از اهمیت بسزایی برخوردار است. زمانبندی  می ­تواند شامل بازه وسیعی از فعالیت ها باشد. روش های ساده ممکن است منجر به نتایج خوبی نشود و تحلیل گری که از تکنیک های دیگر آگاه نباشد ممکن است حتی تصور کند

چکیده

 

خواص بلور فوتونی دوبعدی متشکل از استوانه هایی با پوشش

 فراماده در یک شبکه مربعی

 

 

 

در این رساله به بررسی خواص بلور فوتونی دوبعدی متشکل از آرایه‎های مربعی که از استوانه‌های طویل دی الکتریک با پوشش فراماده ساخته شده اند، پرداخته می‌شود. نکته حائز اهمیت این است که سلول واحد این بلور فوتونی برای پارامترهای خاص هندسی و اپتیکی انتخاب شده در محدوده مشخصی از فرکانس‌ها، خاصیت نامرئی شدن دارد. طیف عبور بلور فوتونی متشکل از این یاخته ها (سلول واحد)، با بهره گرفتن از روش بسط موج تخت، توسط نرم افزاد متمتیکا برای تعداد لایه های مختلف رسم شده است. در تعداد مشخصی از لایه ها، یکی از گاف‎های فوتونی (نسبت به بلور فوتونی بدون پوشش)، که قبلاً در تعداد کمتری از لایه های بلور ظاهر شده بود، از بین میرود. این پدیده، احتمال نامرئی شدن این نوع بلور فوتونی با پوشش فراماده را تقویت می‎کند. این خاصیت فقط در این نوع از بلور ها مشاهده می‎شود و در بلور فوتونی دیگری تا بحال گزارش نشده است. در این پدیده که منجر به حذف یکی از گاف های بلور فوتونی می‎شود، با تغییر دوره تناوب شبکه مربعی، شماره‎ی گاف حذف شده و محدوده فرکانسی آن جابجا می‎شود.

 

کلمات کلیدی: کاهش سطح مقطع پراکندگی از استوانه های طویل- بلور فوتونی- فراماده

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

1-1 فراماده چیست… 2

1-2 تاریخچه فرامواد. 2

1-3 کاربردهای فراماده. 4

1-4 مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه فراماده. 4

1-5 تاریخچه بلورهای فوتونی.. 6

1-6 مفهوم بلورهای فوتونی.. 6

1-7 زمینه های کاربردبلورهای فوتونی.. 9

1-7-1 موج برها 9

1-7-2 میکرو کاواک ها 10

1-7-3 فیلترها 10

1-7-4 فیبرهای  بلور فوتونی.. 10

 

2-1 فرامواد و کاهش سطح مقطع پراکندگی.. 14

2-2 اصول نظری برای محاسبه ضریب پراکندگی استوانه بینهایت دی الکتریک… 15

2-2-1 روابط مربوط به میدان‎های الکتریکی.. 17

2-2-2 روابط مربوط به میدان های مغناطیسی.. 19

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

2-2-3 شرایط مرزی میدان های الکتریکی و مغناطیسی.. 20

2-2-4 ماتریس پراکندگی.. 21

2-3 استوانه رسانا ( PEC ) 23

2-4 شرایط ایجاد شفافیت برای استوانه دی الکتریک و استوانه رسانا 24

2-4-1 دسته بندی شرایط شفافیت برای قطبش های مختلف استوانه  بینهایت
(دی الکتریک و رسانا) 24

2-4-2 اثبات رابطه ( ) برای شفافیت برای استوانه دی‎الکتریک بینهایت… 25

2-5 نتایج تجربی کاهش پراکندگی از استوانه بینهایت دی الکتریک پوشیده شده
با لایه ای از فراماده. 28

2-5-1 تحلیل حالت ایستا 31

2-6 کاهش پراکندگی از سطح اجسام کروی پوشیده شده با لایه ای از فراماده. 34

2-6-1 پنهان سازی كره با پوشش فراماده. 34

2-6-2 اصول نظری کاهش پراکندگی از سطح اجسام کروی.. 34

2-6-3 نمودارهای تجربی مربوط به کاهش پراکندگی از سطح کره با پوشش فراماده. 36

2-7 سیستم چند ذره ای و کاهش شدید سطح مقطع پراکندگی کروی.. 39

 

3-1 خواص بلورهای فوتونی.. 43

3-1-1 شبکه بلور فوتونی: 43

3-1-2 طریقه رسم منطقه اول بریلوئن  یک شبکه: 45

3-2 تئوری بلاخ 47

3-2-1 اثبات تئوری بلاخ.. 48

3-3 امواج بلاخ و ناحیه بریلوئن.. 49

3-4 مد های ویژه بلور های فوتونی.. 50

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

3-4-1 بردار های موج مساّله ویژه مقداری.. 51

3-4-2 بردارهای موج مساله ویژه مقداری در دو بعد. 54

3-5  منشاُ گاف نواری فوتونی: 55

3-6 روش های عددی در تحلیل بلورهای فوتونی.. 57

3-7 روش بسط امواج تخت… 59

3-8 محاسبات نظری مربوط به بسط امواج تخت… 59

3-8-1 قطبش…. 59

3-9 معادلات انتشار در بلور فوتونی به روش بسط موج تخت… 60

3-10 روش تئوری محاسبه طیف عبوری از بلور فوتونی به روش بسط موج تخت… 62

3-10-1 اثبات رابطه (3-57) 64

3-10-2 اثبات روابط (3-58) و (3-59) 67

3-11 تبدیل فوریه برای تابع دی‎الکتریک در یک شبکه مربعی.. 67

 

4-1 مقایسه طیف عبوری از بلور فوتونی با پوشش فراماده برای تعداد لایه‌های مختلف… 73

4-2 مقایسه طیف عبوری از بلور فوتونی با پوشش فراماده برای تعداد لایه‌‌های مختلف… 83

 

4-3 مقایسه طیف عبوری از بلور فوتونی با پوشش فراماده برای دو بلور فوتونی متفاوت.. 87

4-4 نتیجه گیری.. 89

 

 

 

 

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

5-1- نتیجه گیری.. 91

5-2- پیشنهادات.. 93

 

 

چکیده و صفحه عنوان به انگلیسی

 

 

فهرست شکل­ها

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

شکل(1-1): نمونه‎هایی از ساختارهای بلور فوتونی.. 8

شکل(2-1). بردارهای قطبش برای استوانه دی الکتریک و پوشش فراماده. 15

شکل (2-2). استوانه نامحدود دیالکتریک، پوشیده شده با لایه ای از فراماده 16

شکل(2-3). جدول کاهش سطح مقطع پراکندگی.. 29

شکل(2-4). نمودار تابع  برحسب . 30

شکل(2-5). نمودار تابع  برحسب . 30

شکل (2-6). بازده پراکندگی برای حالت بدون پوشش و حالت با پوشش 31

شکل (2-7). بازده پراکندگی کل، برای استوانه بینهایت دی الکتریک سه زاویه مختلف تابشی. 32

شکل(2-8) ذره کروی پوشیده شده با لایه ای از فراماده. 35

شکل (2-9).  کاهش سطح مقطع پراکندگی برای کره. 36

شکل (2-10) پراکندگی میدان الکتریکی در صفحه xz. 37

شکل(2-11). بیشترین مقدار   در الگوی سطح مقطع پراکندگی، برای یک سیستم شامل دوذره کروی   39

شکل (3-1). شبکه های بلور و وارون در حالت یک بعدی. 44

شکل (3-2). در این شکل شبکه وارون مربعی.. 45

شکل(3-3). ناحیه بریلوئن اول و اولین منطقه تقسیم ناپذیر بریلوئن در یک شبکه مربعی.. 46

شکل(3-4).  ناحیه بریلوئن اول و اولین منطقه تقسیم ناپذیر بریلوئن در یک شبکه ملثی.. 46

شکل (3-5): ساختار باند فوتونی برای سه فیلم چند لایه. 57

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (3-6) سطح مقطع بلور فوتونی دو بعدی متشکل از استوانه های طویل دی‌الکتریک 60

 

 

فهرست نمودارها

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

نمودار(4-1). طیف عبور بلور فوتونی تک لایه. 74

نمودار(4-2). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی سه لایه. 75

نمودار(4-3). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی پنج لایه. 76

نمودار(4-4). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی هفت لایه. 77

نمودار(4-5). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی ده لایه. 78

نمودار(4-6). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی پانزده لایه 79

نمودار(4-7). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی بیست لایه. 80

نمودار(4-8). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی بیست پنج لایه. 81

نمودار(4-9). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی سی لایه 82

نمودار(4-10). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی بیست لایه. 84

نمودار(4-11). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی بیست پنج لایه. 85

نمودار(4-12). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی سی لایه. 86

نمودار(4-13). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی بیست لایه 87

نمودار(4-14). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی بیست لایه. 88

نمودار(4-15). طیف عبور بلور فوتونی دو بعدی با آرایه مربعی بیست لایه. 88

مقدمه

 

 

1-1 فراماده [1] چیست

 

واژه متامتریال در سال 1999 توسط رودگروالسر [2] از دانشگاه Texas نامگذاری شد]1[. واژه متا یک واژه یونانی به معنی فرا است. بنابراین می‎توان متامتریال را فرا ماده ترجمه کرد. نامی است با معنی برای موادی که ویژگی های آنها فراتر از محدودیت های مواد طبیعی است.

فرامواد متشکل از اجزایی (سلول واحد ) در ابعاد خیلی کوچکتر از طول موج تابشی هستند، که هرچند در ابعاد کوچکتر از طول موج ناهمگنند، ولی مانند مواد طبیعی به طور متوسط و مؤثر می‎توان ویژگی های یک محیط همگن را به آنها نسبت داد.

 

 

1-2 تاریخچه فرامواد

 

تاریخچه فرامواد در سال 1967 با مقاله ای تحت عنوان مواد الکترمغناطیس با µ و  منفی توسط ویکتور وسلاگو[3] ]2 [فیزیکدان روسی آغاز شد. وی در مقاله اش با فرض وجود داشتن مواد همگن با µ و  منفی به بررسی انتشار موج در آنها پرداخت و نشان داد که امواج الکترومغناطیسی می‎توانند در این محیط منتشر شود و رابطه بردار میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی و ثابت فاز، بر خلاف مواد معمولی که از قانون دست راست تبعیت می‎کنند با قانون دست چپ به هم مربوط می‎شوند.

پدیده های اساسی بسیاری در برخورد با فراموادها توسط وسلاگو پیش‎بینی شده اند. وسلاگو در مقاله خود پیش‎بینی کرد که اگر بتوان مواد ایزوتروپی را یافت که خواص پلاسما و مغناطیس را به طور همزمان داشته باشند، ممکن است بتوان خواص چپگردی را به کمک مواد طبیعی ایجاد کرد. هرچند که متاًسفانه در طبیعت ماده همگن با µ و  منفی موجود نمی باشد.

پس از مقاله وسلاگو به مدت 30 سال هیچ کاری در این زمینه صورت نگرفت تا اینکه اولین ماده چپگرد به طور مصنوعی و در آزمایشگاه توسط اسمیت [4] و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا (UCSD) بر اساس کارهای اولیه پندری[5] در لندن ساخته شد]3[.

رشد سریع و وسیع تحقیقات در زمینه فرامواد از سال 1999 آغاز شد. پندری در سال 1999 ساختارهای پلاسمونیکی (µ و  منفی ، µ و  مثبت ) را معرفی کرد که در فرکانس میکروموج خاصیت [6] SNG از خود نشان می‎دهند]4و5[. اندکی پس از آن در سال 2000 برای اولین بار توسط اسمیت ]6[ساختاری معرفی و ساخته شد که در ناحیه میکروموج ضریب شکست منفی از خود نشان می‎دهد. در]6[ اسمیت ساختار[7]  SRR پندری را در یک ساختار مرکب با هم ترکیب کرد و اولین نوع فرامواد چپگرد آزمایشگاهی را ارائه کرد. تراوایی مغناطیسی و گذردهی الکتریکی این ساختار که ترکیبی از حلقه‎های فلزی شکافدار (معرفی شده توسط اسمیت) و نوارهای فلزی بود، در یک بازه فرکانسی خاص به طور همزمان منفی شده و در نتیجه منجر به منفی شدن ضریب شکست محیط در آن ناحیه فرکانسی خاص می‎شود. پس از اولین کار آزمایشگاهی اسمیت در مورد ساختارهای چپگرد، مقدار زیادی گزارش تئوری و آزمایشگاهی، وجود و خواص اصلی مواد چپگرد پیش‎بینی شده توسط وسلاگو را تائید کردند]7-9[.

 

 

 

1-3 کاربردهای فراماده

 

در سال 1998 تحقق عملی فراماده در محدوده فرکانسی میکروموج مورد بررسی قرار گرفت. از جمله کاربردهای فراماده می‎توان به صفحه های جاذب ]10[و پوشش‎های ضد انعکاس برای کاهش پراکندگی ]11[یا انعکاس از سطح اجسام نام برد. این کاربردها همراه با جذب و درنتیجه اتلاف زیادی هستند و برای شفافیت اجسام دوبعدی مسطح مناسبند. ایجاد شفافیت یا پراکندگی کم بوسیله پوشش های مناسب، کاربردهای زیادی در زمینه اپتیک، پزشکی، زیست شناسی و نانو تکنولوژی دارد]12[.

 

 

1-4 مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه فراماده

 

در سالهای اخیر، کاربردهای فراماده در پنهان کردن[8] و نامرئی سازی[9] اجسام،  در مقالات زیادی بررسی شده است]14-22[در مقالات ]22-24[ خواص عجیب دسته بندی های مختلف فراماده (DPS, ENG, MNG,DNG)، به منظور کاهش شدید پراکندگی از اجسام با طول محدود، برای طیف گسترده ای از فرکانس ها، و در اشکال مختلف نشان داده شده است. DPS[10] موادی که  دارند، مانند اکثر مواد موجود در طبیعت، و DNG[11] یا فراماده، موادی که دارای  هستند و MNG[12] موادی که محیط آنها  است، مانند فریت ها و ENG [13] موادی که  دارند، مانند پلاسماها، می‎توان تعریف کرد.

 

در مقاله ]25[ پراکندگی از لایه های نازک پلاسمونی، نشان داده شده است. در این مقاله، تئوری حذف پراکندگی[14]  برای مواد پلاسمونیک مصنوعی، با  منفی یا کم مثبت، از طریق قطبش محلی منفی خود، ارائه می‎شود. این تکنیک که پوشش پلاسمونیک[15]  نامیده می‎شود، با کارهای اخیری ]26[ که پیش‎بینی کرده اند چگونه یک ذره مرکب با ترکیب گذردهی مثبت یا منفی، ممکن است باعث کاهش شدید پراکندگی در حد ایستا [16] شود، تطابق دارد.

مرجع ]27[ یک تحقیق جدید برای حالت پویا [17] است. در این مقاله نشان داده شده است که پوشش پلاسمونی، علاوه بر کاهش پراکندگی ناشی از دو قطبی غالب، برای اجسام با اندازه متوسط، می‎تواند موجب کاهش پراکندگی مرتبه های بالاتر چند قطبی، برای اجسام بزرگتر شود.

البته در کاربردهای عملی، مخصوصاً برای رادارها، اجسام طویل از توجه بیشتری برای این برنامه ها برخوردارند. آلو[18]  وانقطاع [19] در ]25[فرمول شبهه ایستا، برای استوانه دی‎الکتریک بی نهایت، تحت تابش عمود را بیان کرده اند. در مرجع ]28[ این فرمول برای استوانه رسانا با طول محدود، تحت تابش نور عمودی بسط داده شده است. در مرجع ]29[ از این نتایج برای تابش نور ملایم استفاده شده است. به علاوه در مرجع ]30[نتایج حاصل از عملیات چند فرکانسی از پوشش کروی در مرجع ]31[، برای استوانه بی‎نهایت دی الکتریک، استفاده شده است. در مراجع ]32و33[ تحقیقات تئوری و تجربی جالبی در زمینه پوشش پلاسمونی در استوانه دو بعدی، پوشیده شده از فراماده برای قطبش خاص، ارائه داداند.

 

1-5 تاریخچه بلورهای فوتونی

 

بلورهای فوتونی از سال 1887 مورد مطالعه قرار گرفته اند، ولی عبارت بلورهای فوتونی برای اولین بار 100 سال بعد، زمانی که الی یابلانوویچ [21] مقاله مشهور خودرا درباره بلورهای فوتونی در سال 1987 منتشر کرد، مورد استفاده قرار گرفت. قبل از سال 1987 بلورهای فوتونی یک بعدی، به صورت چند لایه متناوب از دی الکتریک، به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته بود. هرچند به نام بلورهای فوتونی اطلاق نمی‎شدند. در سال 1987، ای-یابلونویچ[22] ]34[پیشنهاد کرد که از یک محیط متناوب سه بعدی، که او بلورفوتونی نامید، استفاده شود تا از نشر خودبخودی جلوگیری شود. در همان سالها اس جان[23] ]35[پیشنهاد کرد که از یک محیط متناوب نامنظم سه بعدی برای متمرکز ساختن امواج الکترومغناطیسی استفاده شود. پیشنهادات فوق به طور مؤثری، زمینه تحقیقاتی را به وجود می آورد که در آنها علاوه بر درک اساسی برهمکنش‎های غیر منتظره میان نور و ماده، زمینه ساخت وسایل و ابزارهای جدید الکترونوری[24] ، و استفاده های فوتونی مختلفی را فراهم می‎کند]36-40[.

 

 

1-6 مفهوم بلورهای فوتونی

 

بلورهای فوتونی ([25]pcها ) ساختارهایی هستند که امواج نورانی (الکترومغناطیسی) در بازه های فرکانسی خاصی، توانایی عبور از آنها را ندارند. بلورهای فوتونی همان تولیدات مصنوعی هستند که رفتارشان با فوتون‎ها همانند رفتاری است که نیمه رساناها با الکترون‎ها دارند.

این رفتارها در این ساختارها، همانند رفتاری است که ساختارهای فلزی و بلوری، در برابر عبور الکترون‎ها از خود نشان می دهند. همانطور که پذیرفته شده است، الکترون‎ها رفتار موجی دارند و هنگامی که وارد یک ساختار بلوری (منظم متناوب) از اتم‎ها می شوند، در ترازهای خاصی از انرژی، نمی توانند از ساختار عبور نمایند، که این به علت ساختار تناوبی بلورها و بازتابش الکترون‎ها است. تمام رفتارهای جالبی که نیمه هادی ها از خود نشان می‎دهند به دلیل وجود همین تراز های مجاز و غیر مجاز است. حال اگر بتوان محیطی ایجاد کرد که برای فوتون های دارای انرژی خاص، اجازه عبور از ساختار وجود نداشته باشد، می‎توان انتظار داشت همان کنترلی که پیش از این بر رفتار الکترون‎ها وجود داشت، اکنون بر رفتار فوتون‎ها حاکم نمود. بلورهای فوتونی از آن جهت بلور نامیده شده اند که در آنها ترازهای انرژی ممنوع برای فوتون‎ها وجود دارد ( در مقایسه با الکترون‎ها ). در بلورهای فوتونی واحدهای تشکیل دهنده‎ی ساختار به جای اتم‎ها، محیط‎های همگن دی الکتریک است و این محیط ها، به صورت متناوب وجود خواهند داشت. به بیان ساده تر، یک آرایش متناوب از محیط های دی الکتریک هستند. از نظر ابعاد ساختارهای متناوبی بلورهای فوتونی، باتوجه به حالت تناوبی که ساختار آنها به خود می‎گیرد، در یک، دو و سه بعد طبقه بندی می شوند، که جریان نور به ترتیب می‎تواند در یک، دو و سه بعد مدوله شود. یک نمونه از بلورهای فوتونی یک بعدی در شکل (1-1)نشان داده شده است.

یک بلور فوتونی دوبعدی، یک محیط دی الکتریک با الگوی دو بعدی است که معمولاً آرایه منظمی از میله‎های دی‎الکتریک یا حفره هوا در یک تکه دی‎الکتریک است (شکل (1-1)). با بهره گرفتن از بلورهای فوتونی دو بعدی، می توان یک تراشه دی الکتریک ساخت، که در مدارهای اپتیکی برای مهندسین خیلی جالب است. یک بلور فوتونی سه بعدی، می‎تواند نور را در تمامی جهت ها کنترل کند، که بخاطر مشکلات تولید در سالهای اخیر فقط در آزمایشگاه‎ها به دست آمده اند. سنگ جواهر طبیعی، شامل اکسید سیلیسیم به اندازه زیر میکرون، یک نمونه از بلورهای فوتونی سه بعدی با یک شبه باند گاف است، در شکل (1-1) نمونه ای از این بلور سه بعدی نشان داده شده است. کاملاً واضح است که خواص و کاربردهای بلور فوتونی شدیداً به هندسه و تناوبشان بستگی دارد ]41,42  ,43[.

شکل(1-1): نمونه‎هایی از ساختارهای بلور فوتونی ]43[

 

آنها می‎توانند صرف نظر از قطبش و جهت انتشارشان، به وسیله گاف نواری[26] شرایطی  را فراهم کنند که فوتون‎هایی با انرژی معین قادر به انتشار درون بلور نباشند.

به این محدوده پیوسته و کراندار در حوزه‎ی بسامد که در آنها امکان انتشار موج در ساختار وجود ندارند، گاف فوتونی یا نوار ممنوع بسامدگفته می‎شود. تئوری اصلی حاکم بر بلورهای فوتونی معادلات ماکسول می‎باشند. با حل معادلات ماکسول در محیط و همچنین اعمال شرایط مرزی، امواج الکترومغناطیسی را در محیط توصیف می‎کنیم.

بلورهای فوتونی با توجه به سه عامل مشخص می‎شوند. این عوامل عبارتند از: مکان‎شناسی یا شکل شبکه، دوره تناوب فضایی و ثابت دی الکتریک مواد تشکیل دهنده. انتخاب مناسب این پارامترها می‎تواند ،یک شکاف در روابط پراکندگی الکترومغناطیسی ایجاد کند، که در آن انتشار خطی امواج الکترومغناطیسی ممنوع است. این ناحیه غیر مجاز فرکانسی را یک گاف نواری[27] نامیده می‎شود. اگر این شکاف غیر مجاز برای تمام قطبش‎ها و تمام جهت های انتشار وجود داشته باشد، به آن شکاف فوتونی کامل می‎گویند. شرط لازم و نه کافی، برای رسیدن به یک باند گاف فوتونی کامل، تناوبی بودن در سه جهت ویک اختلاف بزرگ در ثابت دی الکتریک اجزای تشکیل دهنده آن است.

 

 

 

1-7 زمینه های کاربردبلورهای فوتونی

 

پس از اثبات اصل وجود ساختارهای دارای PBG در یک، دو و سه بعد و معرفی ساختارهای مختلفی که این وضعیت را ایجاد می‎کنند، مسیری هموار برای طراحی و ساخت قطعات جدید فراهم شد. البته پیش از اینکه بلورهای فوتونی به عنوان زمینه ای مستقل مطرح شوند، ساختار یک بعدی متناوب به طور کامل بررسی شده بود و کاربردهای مفیدی پیدا کرده بود. نام این ساختارها آینه های دی الکتریک یا بازتابنده های براگ بود که به عنوان آینه تمام بازتاب در منابع لیزر استفاده می‎شدند. ( براگ تفرق امواج ایکس را در ساختارهای بلوری برای شناسایی آنها بررسی کرده و به دلیل همین تحقیقات جایزه نوبل دریافت کرد).

در ادامه به برخی از کاربردهای بلور فوتونی دوبعدی می‎پردازیم.

 

1-7-1 موج برها

یکی از نخستین کاربردهای بلور فوتونی، ساخت موجبرهای نوری دارای خم‎هایی[29]  در مقیاس بسیار کوچک است که پیش از این یک مشکل عمده فیبرهای نوری محسوب می‎شد. اگر بخواهیم مساله را کمی مقایسه ای بررسی کنیم وضعیت پیاده سازی موجبر اپتیکی با بلورهای فوتونی مانند وارد کردن ناخالصی به شبکه بلوری نیمه هادی ها  و ایجاد تراز های مجاز انرژی در میان فراز ممنوع است ( یعنی ایجاد یک نقص[30]  برای ایجاد تراز مجاز) به همین دلیل ایجاد یک بینظمی خطی در ساختار بلورهای فوتونی یک نقص نامیده می‎شود. به علت اینکه بلورهای فوتونی سه بعدی، انتشار نور را در هر سه جهت کنترل می‎کنند نسبت به سایر بلورهای فوتونی مزیت دارند اما ساخت این بلورها مشکل است، رویکرد مناسب تر استفاده از موجبرهای بلور فوتونی دوبعدی است ]44[.

 

 

1-7-2 میکرو کاواک ها  

اگر یکی از اجزای بلور فوتونی در وسط بلور را برداریم، یک میکرو کاواک درست می‎شود و در بلور نقص ایجاد کرده ایم. هرگونه نقصی که توسط یک بلور فوتونی دارای باند گاف احاطه شود، یک حفره (کاواک ) را تشکیل می‎دهد. ریز کاواک ها علاوه بر ایجاد عکس العمل طیفی شدید، شرایط تشکیل یک میدان بزرگ تشدیدی را نیز در درون خود فراهم می‎کنند. همچنین از آنها می‎توان برای فیلترهایی با پهنای باند باریک و فیلترهایی با طول موج انتخابی استفاده کرد]45[.

 

1-7-3 فیلترها  

کاربرد مهم دیگری که بلورهای فوتونی در طراحی قطعات دارند استفاده از آنها به عنوان فیلترهای مختلف است. همانطور که دیدیم، ایجاد یک نقص در ساختار های بلور فوتونی باعث  ایجاد یک حفره و مدهای مجاز انرژی درون آن نقص می‎گردد. این حفره ها دقیقا مانند حفره‎های موجود در مایکروویو می‎توانند انرژی را ذخیره کنند و اگر با خط انتقال کوبل شوند می‎توان از آنها به عنوان فیلتر نیز استفاده نمود]46[.

 

1-7-4 فیبرهای  بلور فوتونی

کاربرد وسیع دیگر ساختارهای دارای PBG استفاده از آنها در فیبرهای نوری جدید است]47[.  در فیبرهای نوری فعلی مکانیزم انتقال نور بر پایه انعکاس کلی نور بر پایه اختلاف ضریب شکست محیط های داخلی (مغزی[34]) و خارجی (غلاف[35]) فیبر است. در حالی که فیبرهای نوری مبتنی بر بلورهای فوتونی محیط اطراف هسته با یک ساختار دی الکتریک متناوب یک یا دو بعدی پوشانده می‎شود و به دلیل به وجود آمدن PBG در جهت عمود بر جهت هسته، نور درون هسته فیبر محصور می‎گردد که پدیده ای بسیار مطلوب است. با بهره گرفتن از تکنولوژی فعلی، ساخت چنین فیبرهای نوری امکان پذیر است.

آنچه در این رساله خواهد آمد

همانگونه که بیان شد، فرامواد مواد مصنوعی هستند که دارای گذردهی الکتریکی و تراوایی مغناطیسی منفی هستند و بوسیله چندین روش مورد بررسی قرار گرفته اند. یکی از این روش ها تکنیک حذف پراکندگی یا پوشش پلاسمونی است. تحقیقاتی نیز بر روی کنار هم قرار گرفتن چند نانو ذره با پوشش های فراماده و کاهش پراکندگی کل سیستم انجام گرفته است. اگر چند ذره با پوشش پلاسمونی کنار هم قرار دهیم، اثر نامرئی سازی مانند تک ذره دیده می‎شود.

از ایده نامرئی سازی شدن سیستم چند ذره ای، برای ساخت بلور فوتونی دوبعدی، متشکل از استوانه های نامحدود دی‎الکتریک با پوشش فراماده، در یک شبکه مربعی، استفاده کرده‎ایم و نمودار انتشار را برای این بلور فوتونی، از طریق نرم افزار متمتیکا رسم  و احتمال نامرئی شدن این ساختار را بررسی کرده ایم.

 

این پایان‎نامه به بخش‎های زیر تقسیم شده است

در فصل اول مقدمه کوتاهی بر تاریخچه فراماده، کاربردهای فراماده و مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه فراماده آورده شده است و نیز مطالبی راجب تاریخچه و تعریف بلورهای فوتونی و زمینه های کاربرد آن‎ها بیان شده است.

در فصل دوم به تئوری ریاضی چگونگی کاهش سطح مقطع پراکندگی، هنگام استفاده از پوشش فراماده بر روی سطح جسم، پرداخته ایم. در این فصل، روش به دست آوردن ماتریس پراکندگی و ضریب پراکندگی و چگونگی ایجاد شرایط شفافیت، برای استوانه دی الکتریک بی نهایت، پوشیده شده با لایه ای از فراماده، بیان شده است. در ادامه به اختصار، مطالبی راجب کاهش سطح مقطع پراکندگی، در اجسام کروی و استوانه PEC آورده ایم.

فصل سوم این پایانامه به دو بخش تقسیم می گردد. بخش اول به خواص بلورهای فوتونی، منطقه اول بریلوئن، در شبکه بلورهای فوتونی یک بعدی و دوبعدی مربعی پرداخته ایم. در ادامه تئوری بلاخ و اثبات آن، امواج بلاخ و ناحیه بریلوئن، مدهای ویژه بلور فوتونی و بردارهای موج مساله ویژه مقداری در دو و سه بعد، منشا باند گاف و ساختار باند در بلور های فوتونی یک بعدی و دو بعدی مربعی، بیان شده است. در بخش دوم این فصل به بیان روش بسط موج تخت و تئوری ریاضی مربوط به این قسمت، برای مطالعه بر روی ساختارهای دارای باندگاف فوتونی[37] و محاسبات عددی طیف عبوری بلورهای فوتونی، به تقصیل بیان گردیده است.

در چهارم فصل به بررسی خواص بلور فوتونی دوبعدی، متشکل از آرایه مربعی، از استوانه‌های طویل با پوشش تک لایه(فراماده و دی الکتریک) پرداخته می‌شود. نکته حائز اهمیت این است که سلول واحد این بلور فوتونی برای پارامترهای خاص هندسی و اپتیکی انتخاب شده، در محدوده مشخصی از فرکانس‌ها، خاصیت نامرئی شدن نسبی دارد که این تفاوت در مقایسه با طیف عبور این بلور فوتونی دو بعدی با بلور فوتونی رایج، متشکل از استوانه‌های دی الکتریک بدون پوشش، مشهود است. برای بررسی طیف عبوری با بهره گرفتن از نرم افزار متمتیکا نمودار عبور بر حسب فرکانس بهنجار شده    را برای دو نمونه بلور فوتونی، با سلول پایه متشکل از استوانه دی‌الکتریک با دو شعاع متفاوت، برای حالت با

در پژوهش حاضر با بهره گرفتن از شاخص ترکیبی و نسبتا جدید جهانی­شدن KOF  با توجه به حداکثر داده ­های موجود و روش اقتصاد سنجی داده ­های تابلویی اثر جهانی­ شدن اقتصادی بر تورم در 14 کشور منتخب خاورمیانه و شمال آفریقا، در دوره زمانی 2000-2010 برآورد شده است. نتایج بدست آمده نشان می­دهد که جهانی­شدن اقتصادی نتوانسته است تاثیر منفی بر تورم در کشورهای مورد مطالعه داشته باشد.

فهرست مطالب:

فصل اول- مقدمه و کلیات تحقیق……………………………………………………………………….   1

(1-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………  1

2-1) بیان مسأله……………………………………………………………………………………….  1

1-3) حدود پژوهش……………………………………………………………………………………..  2

1-4) سؤال‏‌ها و فرضیه ­ها­ی پژوهش…………………………………………………………………….   3

 (5-1اهداف پژوهش…………………………………………………………………………………….   3

(6-1  روش انجام پژوهش………………………………………………………………………………..   3

7-1) سازماندهی پژوهش……………………………………………………………………………..   4

فصل دوم-ادبیات موضوع………………………………………………………………………………   5

2-1) مقدمه……………………………………………………………………………………………..   5

2-2) تعریف مفاهیم اولیه تحقیق………………………………………………………………….    5

2-2-1) جهانی­شدن…………………………………………………………………………………..   5

2-2-2) ابعاد جهانی­شدن……………………………………………………………………………..    6

2-2-3) شاخص ­های جهانی­شدن……………………………………………………………………   10

2-2-3-1) شاخص ­های تركیبی………………………………………………………………………..   10

2-2-3-2) شاخص ­های غیر تركیبی………………………………………………………………   13

2-2-4) نقد شاخص ­های جهانی­شدن………………………………………………………………   15

2-2-5) شاخص جهانی­شدن KOF…………………………………………………………………. 

2-2-5-1) شاخص جهانی­شدن اقتصادی KOF…………………………………………………  

2-2-5-2) شاخص جهانی­شدن اجتماعی KOF………………………………………………..  

2-2-5-3) شاخص جهانی­شدن سیاسی KOF………………………………………………… 

2-3) تعریف تورم………………………………………………………………………………  20

2-3-1) طبقه بندی تورم………………………………………………………………………..­­­­­­­­­­­  20

2-3-1-1) طبقه بندی تورم بر مبنای درجه شدت……………………………………………  20

2-3-1-2) طبقه بندی تورم بر مبنای نسبت افزایش قیمت­ها یا افزایش حجم پول……………..  21

2-3-1-3) طبقه بندی تورم بر مبنای متناوب و یا عارضه­ای بودن افزایش قیمت­ها ……………  21

2-3-2) علل و ریشه ­های تورم………………………………………………………………… 21

2-3-2-1) علل عارضی تورم…………………………………………………………………..  22

2-3-2-2) علل اقتصادی تورم…………………………………………………………………… 22

4-2) نظریات مکاتب مختلف در مورد تورم……………………………………………………  25

2-5) مبانی نظری جهانی­شدن اقتصادی و تورم………………………………………………..  27

2-6) ساز و کار­های اثر­گذاری فرایند جهانی­شدن بر تورم داخلی کشور­ها………………………  29

 

 

2-6-1) جهانی­شدن، انگیزه مقامات پولی و تورم……………………………………………….  29

2-6-2) یکپارچه­شدن نظام تجارت بین­الملل، کاهش نسبی برخی اقلام تجاری و تورم…………  30

2-6-3) اثر جهانی­شدن بر حساسیت تورم نسبت به نوسانات تولید داخلی…………………….  30

2-6-4) جهانی­شدن و اثرپذیری تورم داخلی کشورها از شکاف تولید خارجی………………..  31

2-7) مروری بر مطالعات تجربی………………………………………………………………….  31

2-7-1) پژوهش‏‌های خارجی………………………………………………………………….  32

2-7-2) پژوهش‏های داخلی……………………………………………………………………..  34 

فصل سوم-روش تحقیق…………………………………………………………………………..  38

3-1) مقدمه…………………………………………………………………………………….  38

3-2) معرفی الگوی اقتصاد­سنجی……………………………………………………………   38

3-3) روش پژوهش…………………………………………………………………………..   39

3-4) مزایای استفاده از داده ­های تابلویی……………………………………………………   39

3-5) روش­های تخمین مدل داده ­های تابلویی……………………………………………..   40

3-6) انواع آزمون­ها……………………………………………………………………………….. 40

3-7) متغیر­های موجود در الگو……………………………………………………………..   41

3-8) توصیف اطلاعات………………………………………………………………………   42

فصل چهارم- یافته­ های تحقیق…………………………………………………………..   53

4-1) مقدمه………………………………………………………………………………..   53

4-2) تجزیه و تحلیل رابطه­ جهانی­شدن و تورم………………………………………………    53

4-3) نتایج حاصل از برآورد مدل برای کشورهای منتخب……………………………………    53

4-3-1) آزمون مانایی در داده‏های ترکیبی……………………………………………..    53

4-3-2) آزمون F لیمر………………………………………………………………………..    54

4-3-3) آزمون هاسمن …………………………………………………………………..    55

4-3-4) برآورد مدل برای کشورهای منتخب…………………………………………..    55

فصل پنجم- نتیجه ­گیری و پیشنهادات……………………………………………………    57

5-1) مقدمه………………………………………………………………………………..   57

5-2) نتیجه ­گیری…………………………………………………………………………   58

5-3) پیشنهادها……………………………………………………………………………..   59

منابع و مآخذ……………………………………………………………………………….   60

پیوست­ها…………………………………………………………………………………….   64

پیوست الف) خروجی نرم‎افزار ایویوز حاصل از آزمون مانایی متغیرهای مدل………………    64

پیوست ب) خروجی نرم‎افزار Eviews حاصل از آزمون F لیمر…………………………..    65

پیوست ج) خروجی نرم‎افزار Eviews حاصل از آزمون هاسمن…………………………..    65

پیوست د)خروجی نرم‎افزار Eviews حاصل از برآورد با بهره گرفتن از روش اثرات تصادفی………66

چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………   67

فصل اول: مقذمه و کلیات فارسی

1-1- مقدمه

تحلیل تورم و پیش ­بینی روند تحولات آن همواره از مهم­ترین نگرانی­ها در جوامع مختلف و در میان دولت­ها و ملت­ها می­باشد. تورم پدیده بسیار پیچیده­ای است که سطح و علل آن از یک کشور به کشور دیگر و از یک دوره به دوره دیگر فرق می­ کند و در­نتیجه­ علل و عوامل بسیار متنوع و متعدد بروز می­ کند. سیاست­های پولی و مالی، تجاری و بازرگانی خارجی، ارزی و حتی سیاست­های خارجی دولت­ها و ساختار­های اقتصادی- اجتماعی جوامع از مهم­ترین این عوامل هستند. از دهه 1990 به بعد پویایی تورم در سطح جهان دستخوش تغییر شده است. متوسط نرخ تورم در کشور­های صنعتی در طول این دهه نسبت به دهه­های قبل کاهش قابل توجهی داشته است (طیب ­نیا و زندیه، 1388).  برای بررسی این نوع اثر­گذاری دلایل مختلفی توسط تحلیل گران مطرح شده­ است که از مهم­ترین آنها اثر ­پذیری تورم کشور از فرایند جهانی­شدن است. به خاطر اهمیت و تاثیر روز ­افزون جهانی­شدن بر تورم و اهمیت شاخص تورم در کلیه کشور­ها در این تحقیق سعی می­ شود که به تاثیر جهانی­شدن اقتصادی بر تورم در کشورهای منتخب خاورمیانه و شمال آفریقا پرداخته شود.

2-1- بیان مسئله

تورم یکی از عوامل تاثیرگذار بر توزیع نابرابر درآمد و ثروت، بروز نا‌اطمینانی در اقتصاد، کاهش سرمایه‌گذاری و رشد اقتصادی است. از این‌رو، شناخت عوامل موثر بر تورم، زمینه مهمی برای رشد و توسعه پایدار فراهم می­ کند. در سال­های اخیر اقتصاددانان به آثار جهانی­شدن بر جنبه­ های مختلف زندگی اقتصادی توجه زیادی کرده ­اند، از جمله آثاری که جهانی­شدن بر اقتصاد کشورها می ­تواند داشته باشد تاثیر آن بر تورم است. کشورهای زیادی توانسته ­اند در فرایند جهانی­شدن نرخ تورم خود را کاهش دهند. به عنوان مثال کشور لهستان که نرخ تورم 150 درصدی را در اواخر دهه 1990 داشته است، بعد از پیوستن به سازمان تجارت جهانی توانسته است نرخ تورم خود را تک رقمی نموده و آن را به­شدت کاهش دهد(سلمان پور88).

اقتصاد جهانی شامل بین‌المللی شدن روز‌افزونی است که آثار آن را می‌توان در افزایش بازرگانی بین‌المللی، جهانی‌شدن تولید و جریان سرمایه‌گذاری مستقیم خارجی مشاهده کرد(فتاحی،1391).

جهانی‌شدن اقتصادی یک کشور تجارت جهانی را بهبود می‌بخشد، اقتصاد باز از طریق تاثیر‌گذاری بر بهبود فن آوری سریع­تر از اقتصاد بسته رشد می­ کند( ساشیدا[1]، 2003 ). اقتصاد‌دانان در خصوص ارتباط بین تورم و جهانی‌شدن عقیده دارند که جهانی‌شدن نقش عوامل خارجی را در فرایند تورم افزایش و نقش عوامل + داخلی را کاهش می‌دهد. جهانی‌شدن با ایجاد یک فضای رقابتی برای تولید‌کنندگان، رشد بهره‌وری و کاهش فشارهای دستمزد بخصوص برای کشور‌های صنعتی می‌تواند قیمت‌های داخلی را تحت ‌تاثیر قرار دهد(سلمان‌پور، 1388). جهانی‌شدن به روش‌های مختلف ممکن است بر تورم کشور‌ها اثر‌گذار باشد. از یک طرف باز شدن اقتصاد‌ها می‌تواند بر نحوه عملکرد مقامات پولی کشور‌ها تاثیر‌گذار باشد. از طرف دیگر ادغام اقتصاد‌های نوظهوری چون چین و هند و نفوذ تولید این کشور‌ها به بازار‌های جهانی، تولید‌کنندگان کشور‌های دیگر را در معرض رقابت قیمتی شدیدی قرار داده که می ­تواند مانع افزایش قیمت توسط آنها شود. همچنین، کاهش قیمت نسبی کالا‌ها و خدمات وارداتی ممکن است به صورت مستقیم از شدت افزایش سطح عمومی قیمت‌ها بکاهد(فتاحی، 1391). پژوهش پیشنهادی به بررسی تاثیر جهانی‌شدن اقتصادی بر تورم در کشور‌های منتخب منطقه خاور‌میانه و شمال آفریقا می ­پردازد. نوآوری این پژوهش در این است که به بررسی تاثیر جهانی‌شدن اقتصادی بر تورم در کشور‌های منتخب منطقه خاور‌میانه و شمال آفریقا[2] با بهره گرفتن از شاخص نسبتا جدید و ترکیبیKOF  [3]پرداخته ­است.

3-1- حدود پژوهش

محدوده زمانی سالهای 2000 تا 2010 (با توجه به حد­اکثرداده های موجود) می­باشد.

همچنین حدود مکانی پژوهش شامل کشورهای منتخب منطقه خاور­میانه و شمال آفریقا می‌باشد.

4-1- سوال ها و فرضیه های پژوهش

مهم­ترین سوال پژوهش حاضر عبارت است از:

آیا جهانی‌شدن اقتصادی بر تورم کشور‌های منتخب منطقه خاور‌میانه و شمال آفریقا تاثیر منفی و معنا‌دار دارد؟

و مهم­ترین فرضیه پژوهش حاضر عبارت است از:

 جهانی­شدن اقتصادی بر تورم کشور‌های منتخب منطقه خاور‌میانه و شمال آفریقا تاثیر منفی و معنا‌دار دارد.

5-1- اهداف پژوهش

مهم­ترین اهداف پژوهش حاضر عبارتند‌از :

الف) آشنایی با مفهوم بعد اقتصادی جهانی‌شدن.

ب) بررسی روند جهانی‌شدن اقتصادی در کشور‌های مورد نظر.