زمانبندی دروس دانشگاهی تک هدفه و چند هدفه مبتنی برترجیحات اساتید، دانشجویان و دانشگاه

رشته صنایع یکی از مهمترین زیر شاخه های فنی و مهندسی شامل گرایش های متعددی در مقطع کارشناسی ارشد میباشد . در ادامه به معرفی نمونه پایان نامه ارشد مهندسی صنایع گرایش مهندسی سیستم های اقتصادی و اجتماعی با عنوان : زمانبندی دروس دانشگاهی تک هدفه و چند هدفه مبتنی برترجیحات اساتید، دانشجویان و دانشگاه که در 130 صفحه در فرمت قابل ویرایش Word به نگارش در آمده میپردازیم .

چکیده تحقیق زمانبندی دروس دانشگاهی تک هدفه و چند هدفه مبتنی برترجیحات اساتید، دانشجویان و دانشگاه :

در این پایان ­نامه، یک مدل برای مسأله زمانبندی دروس دانشگاهی به دو صورت تک هدفه و دو هدفه ارائه شده است. هدف این مسأله تهیه جدول زمانی دروس دانشگاهی مناسب و قابل قبول، با در نظر گرفتن مجموعه­ای از محدودیت­ها و ترجیحات اساتید، دانشجویان و دانشگاه با توجه به فضای آموزشی در ایران است. در مسائل جدول زمانی محدودیت­ها به دو دسته سخت و نرم تقسیم می­شوند. محدودیت­های سخت باید برآورده شوند و شدنی بودن جواب را تضمین می­کنند و محدودیت­های نرم که بیان کننده مطلوبیت و ترجیحات مسأله هستند که برای کیفیت بهتر جدول زمانی در نظر گرفته می­شوند. برای بدست آوردن یک جدول زمانی با کیفیت، باید مسأله شدنی و کمترین تعداد تجاوز را در محدودیت نرم داشته باشیم. با توجه به NP-Hard بودن مسأله، برای حل مدل­ها از الگوریتم ­های فرا ­ابتکاری استفاده شده است. در مدل تک هدفه از الگوریتم جستجوی ممنوعه (TS) و الگوریتم جستجوی همسایگی متغیر در جستجوی ممنوعه (TS-VNS) برای حل مدل استفاده شده است. با استفاده از فرآیند تصمیم­گیری AHP، جدول­های زمانی بدست آمده از الگوریتم­های فراابتکاری ، رتبه بندی و گزینه برتر انتخاب می­شود. در مدل دو هدفه از الگوریتم ژنتیک چند هدفه (NSGA II) و الگوریتم جستجوی ممنوعه چند هدفه (MOTS) استفاده شده است. همچنین در هر بخش با مقایسه عملکرد الگوریتم­ها، کارایی آنها ارزیابی شده است.

واژگان کلیدی: جدول زمانی دروس دانشگاهی ، الگوریتم جستجوی ممنوعه (TS)، الگوریتم جستجوی همسایگی متغیر (VNS)، الگوریتم ژنتیک چند هدفه (NSGA II)، الگوریتم جستجوی ممنوعه چند هدفه (MOTS)، فرآیند تحلیل سلسه مراتبی (AHP).

ضرورت تحقیق

از آنجایی که زمانبندی دستی وقتگیر بوده و لزوماً تمام خواسته­ ها و ترجیحات اساتید، دانشجویان و دانشگاه را پوشش نمی­دهد و همچنین با افزايش روز افزون رشته­ ها، گرایشات، تنوع دروس، افزایش تعداد دانشجویان و محدود بودن منابع در يك دانشگاه، كار زمانبندي دروس را دشوار می­نماید. همه این عوامل ضرورت استفاده از روش­های مدل­ سازی و حل کامپیوتری که در زمان بسیار کمتری جواب خوبی فراهم می­آورند، را دو چندان می­کند. با توجه به این که در دنیای واقعی، مشخصات و ابعاد مسأله فوق گوناگونی و محدودیت­های زیادی دارد، در نظر گرفتن تمام این خصوصیات منجربه فضای حل بسیار بزرگی می­شود که این مسأله را تبدیل به یک مسأله NP-Hard کرده [6]، و در برخی منابع نیز این مسأله به عنوان یک مسأله NP-Complete  معرفی شده است [7].

مسأله زمانبندی دروس دانشگاهی با توجه به ساختار و مقرارت آموزش عالی از یک کشور به کشور دیگر متفاوت می­باشد و حتی با توجه به قوانین داخلی هر دانشگاه، محدودیت­ها و تابع هدف می­تواند تغییر کند.

فهرست مطالب تحقیق زمانبندی دروس دانشگاهی تک هدفه و چند هدفه

 فصل اول: مقدمه وکلیات تحقیق… 1

1-1-مقدمه. 2

1-2- بیان مسأله. 2

1-3- ضرورت تحقیق.. 6

1-4- اهداف تحقیق.. 6

1-5- سئوالات تحقیق.. 7

1-6- جمع ­بندی.. 7

فصل دوم :  ادبیات و پیشینه تحقیق.. 8

2-1-مقدمه. 9

2-2- طبقه ­بندی مسائل جدول زمانی.. 10

2-3- جدول زمانی دروس دانشگاهی.. 11

2-3-1- محدودیت­های سخت  جدول زمانی دروس دانشگاهی.. 12

2-3-2- محدودیت­های نرم جدول زمانی دروس دانشگاهی.. 13

2-3-3- روش­های حل جدول زمانی دروس دانشگاهی.. 17

2-4- انواع روش­های حل مسائل بهینه­ سازی.. 23

2-4-1- روش­های بهینه سازی ترکیبی.. 24

2-4-1-1- الگوریتم­های فراابتکاری.. 25

2-5-  الگوریتم جستجوی ممنوعه (TS). 28

2-5-1- همسایگی.. 29

2-5-2- لیست ممنوعه. 29

2-5-3- معیار آرمانی.. 30

2-5-4- استراتژی لیست کاندید.. 31

2-5-5- استراتژی تقویت… 32

2-5-6- استراتژی تنوع بخشی.. 32

2-5-7- معیار توقف…. 33

2-6- الگوریتم جستجوی متغیر همسایگی (VNS). 34

2-6- 1- فرآیند ارتعاش…. 35

2-6- 2- فرآیند جستجوی محلی.. 36

2-7- مدل­های بهینه سازی چند هدفه. 37

2-7-1- مفهوم غلبه در مسائل بهینه سازی چندهدفه. 38

2-8- الگوریتم چند هدفه ژنتیک (NSGA II). 38

2-9- فرآیند تحلیل سلسه مراتبی (AHP). 42

2-9-1- درخت سلسه مراتبی.. 42

2-9-2- انجام مقایسات زوجی.. 43

2-9-3- محاسبه ضرایب اهمیت… 44

2-9-4- تعیین امتیاز نهایی گزینه­ ها 45

2-9-5- بررسی سازگاری سیستم.. 45

2-10- جمع­بندی.. 48

فصل سوم: روش تحقیق.. 49

3-1-  مقدمه. 50

3-2-  جدول زمانی دروس دانشگاهی مبتنی بر ترجیحات اساتید، دانشجویان و دانشگاه. 50

3-2-1- مفروضات مسأله ارائه شده. 51

3-2-2-  مهمترین تصمیمات اتخاذ شده در مدل ارائه شده. 52

3-3-  روش جمع آوری اطلاعات… 52

3-4-  الگوریتم­های تکاملی مورد استفاده. 52

3-5-  مدل ریاضی.. 53

3-5-1- محدودیت­های سخت… 53

3-5-2- محدودیت­های نرم. 54

3-5-3- پارامترها و مجموعه­های مدل.. 55

3-5-4- متغیر تصمیم.. 56

3-6-  مدل ریاضی تک هدفه. 56

3-7-  تشریح مدل ریاضی.. 57

3-8- الگوریتم جستجوی ممنوعه (TS). 57

3-8- 1- نحوه نمایش جواب… 58

3-8-2- تولید جواب اولیه. 59

3-8-3- همسایگی.. 59

3-8-4- لیست ممنوعه. 59

3-8-5- معیار آرمانی.. 60

3-8-6- استراتژی لیست کاندید.. 60

3-8-7- استراتژی تقویت… 61

3-8-8- استراتژی تنوع بخشی.. 61

3-8-9- معیار توقف…. 62

3-9-  الگوریتم جستجوی همسایگی متغیر در جستجوی ممنوعه (TS-VNS). 64

3-9-1- استراتژی­های ساختار همسایگی.. 64

3-10-  فرآیند تحلیل سلسه مراتبی (AHP). 67

3-10-1- درخت سلسه مراتبی.. 69

3-10-2-  انجام مقایسات زوجی.. 69

3-10-3- محاسبه ضرایب اهمیت… 70

3-10-4- تعیین امتیاز نهایی گزینه­ها 70

3-10-5- بررسی سازگاری سیستم.. 70

3-11-  مدل ریاضی چند هدفه. 71

3-12-  الگوریتم ژنتیک چند هدفه (NSGA II). 73

3-12-1-  نحوه نمایش جواب و جمعیت اولیه. 73

3-12-2-  انتخاب… 74

3-12-3- تقاطع. 74

3-12-4- جهش…. 77

3-12-5-  معیار توقف…. 78

3-13-  الگوریتم جستجوی ممنوعه چند هدفه (MOTS). 79

3-14-  جمع ­بندی.. 81

فصل چهارم: محاسبات و یافته­های تحقیق.. 82

4-1-  مقدمه. 83

4-2-  تنظیم پارامترهای الگوریتم­های فراابتکاری.. 83

4-3-  اجرای الگوریتم­ها 86

4-4-  نتایج محاسباتی الگوریتم­های مدل تک هدفه و تجزیه و تحلیل آنها 86

4-4-1- تحلیل نتایج بهترین مقدار تابع هدف… 87

4-4-2- تحلیل نتایج اولین زمان رسیدن به بهترین مقدار تابع هدف… 89

4-5-  نتایج محاسباتی الگوریتم­های مدل چند هدفه و تجزیه و تحلیل آنها 91

4-5-1- تحلیل نتایج شاخص میانگین فاصله از نقطه ایده آل (MID). 92

4-5-2- تحلیل نتایج شاخص تعداد جوابهای آرشیو پاراتو. 95

4-5-3- تحلیل نتایج شاخص یکنواختی پاراتو. 98

4-5-4- تحلیل نتایج شاخص پوشش مجموعه. 100

4-5-5- تحلیل نتایج شاخص بیشترین گستردگی.. 102

4-5-6- تحلیل نتایج زمان اجرای الگوریتمها 104

4-6-  جمع ­بندی.. 106

فصل پنجم: نتیجه­ گیری و پیشنهادات.. 108

5-1-  نتیجه­ گیری.. 109

5-2-  پیشنهادها برای تحقیقات آتی.. 110

5-2-1-  تحقیقات مربوط به گسترش مدل مسأله. 110

5-2-2-  تحقیقات مربوط به رویکرد حل مسأله. 111

مراجع.. 112

فهرست جداول

جدول 2-1. محدودیت­های نرم و سخت بکار رفته در تحقیقات گذشته. 16

جدول 2-2. فهرست الگوریتم­های مبتنی بر یک جواب و الگوریتم­های مبتنی بر جمعیت… 26

جدول 2-3. مقیاس نه کمیتی ساعتی برای مقایسات زوجی.. 43

جدول 2-4. شاخص تصادفی بودن R.I. 47

جدول3-1. پارامترها و مجموعه ها 55

جدول 3-2. مشخصات ماتریس های جواب… 58

جدول 3-3. عناصر الگوریتم جستجوی ممنوعه. 62

جدول 4-1. پارامترهای الگوریتم TS. 85

جدول 4-2. پارامترهای الگوریتم TS-VNS. 85

جدول 4-3. پارامترهای الگوریتم NSGA II. 85

جدول 4-4. پارامترهای الگوریتم MOTS. 85

جدول4-5. پارامترهای استفاده شده در فرمول (4-1). 87

جدول 4-6. داده­ های نرمالایز شده بهترین مقدار تابع هدف در دو الگوریتم TS, TS-VNS. 88

جدول 4-7. داده ­های نرمالایز شده اولین زمان رسیدن به بهترین مقدار تابع هدف در دو الگوریتم TS, TS-VNS. 90

جدول 4-8. نتایج محاسبه شاخص MID برای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 93

جدول 4-9. خروجی بدست آمده از آزمون­های فرض T_n-1  برای شاخص MID.. 95

جدول 4-10. نتایج محاسبه شاخص تعداد جواب های آرشیو پاراتو برای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 96

جدول 4-11. خروجی بدست آمده از آزمون­های فرض t_n-1  برای شاخص تعداد جواب­های پاراتو. 97

جدول 4-12. نتایج محاسبه شاخص یکنواختی پاراتو برای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 99

جدول 4-13. خروجی بدست آمده از آزمون­های فرض t_N-1  برای شاخص بیشترین گستردگی.. 100

جدول 4-14. نتایج محاسبه شاخص پوشش مجموعه  برای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 101

جدول 4-15. نتایج محاسبه شاخص بیشترین گستردگی برای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 103

جدول 4-16. خروجی بدست آمده از آزمون­های فرض t_n-1  برای شاخص بیشترین گستردگی.. 104

جدول 4-17. نتایج زمان اجرای دو الگوریتم  MOTS, NSGA II. 105

جدول 4-18. خروجی بدست آمده از آزمون­های فرض t_n-1  برای زمان اجرای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 105

فهرست اشکال

شکل 2-1. انواع روش­های حل برای مسائل بهینه سازی.. 24

شکل 2-2. نمودار درختی الگوریتم­های فراابتکاری.. 27

شکل 2-3. شبه کد الگوریتم فراابتکاری جستجوی ممنوعه (TS) 33

شکل 2-4. نمای شماتیک جستجوی همسایگی در الگوریتم VNS. 35

شکل 2-5. شبه کد الگوریتم فراابتکاری جستجوی همسایگی متغیر(VNS) 36

شکل 2-6. شبه کد الگوریتم فراابتکاری NSGA II. 41

شکل 3-1. فلوچارت جستجوی ممنوعه پیشنهادی.. 63

شکل 3-2. چهار استراتژی بکار رفته در الگوریتم های TS, TS-VNS. 65

شکل 3-3. فلوچارت الگوریتم TS-VNS. 66

شکل 3-4. فلوچارت الگوریتم فرایند تصمیم گیری AHP. 68

شکل 3-5. فلوچارت درخت سلسله مراتبی.. 69

شکل 3-6. فرایند تقاطع در الگوریتم NSGA II. 76

شکل 3-7. فرایند جهش در الگوریتم NSGA II. 77

شکل 3-8. فلوچارت الگوریتم NSGA II. 78

شکل 3-9 فلوچارت الگوریتم MOTS. 80

شکل 4-1. نمودار میانگین و فاصله اطمینان 95% بهترین مقدار تابع هدف TS, TS-VNS. 89

شکل 4-2. نمودار میانگین و فاصله اطمینان 95% اولین زمان رسیدن به بهترین مقدار تابع هدف TS, TS-VNS. 91

شکل 4-3. نمودارهای همگرایی دو الگوریتم  برای مسائل در سه سایز کوچک، متوسط و بزرگ…. 94

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب  استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.