ارائه مدل جهت بهبود عملکرد فرایند ذوب مس : پاياننامه ارشد مهندسی صنایع گرايش سیستم های اقتصادی- اجتماعی
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 : ارائه مدل جهت بهبود عملکرد فرایند ذوب مس از روش شبیهسازی– بهینهسازی (مورد کاوی کارخانه ذوب مجتمع مس سرچشمه ) که در 165 صفحه در فرمت قابل ویرایش Word به نگارش در آمده میپردازیم .
چکیده تحقیق ارائه مدل جهت بهبود عملکرد فرایند ذوب مس :
ذوب مس یکی از مهمترین صنایعی است که به علت گستردگی و پیچیدگی فرایندها و بالا بودن هزینههای عملیاتی، نیاز به استفاده از ابزار و تکنیکهایی دارد تا بتواند به مدیران ارشد در تصمیمگیری و بهبود عملکرد سیستم کمک کند. کارخانه ذوب مس یکی از مهمترین بخشهای این صنعت به شمار میرود که توجه اکثر محققان و مدیران این صنعت را به خود جلب نموده است.
در این پژوهش از ابزار شبیه سازی جهت مطالعه و تحلیل عملکرد سیستم ذوب مس استفاده شده است. از سوی دیگر جهت بهبود عملکرد سیستم و دستیابی به سناریوی بهینه متغیرهای مسئله، ساختاری جهت بهینهسازی سناریوهای حاصل از مدل شبیهسازی طراحی، و ساختار بهینهسازی و انتخاب سناریوی بهینه بر اساس روش تحلیل پوششی شبکهای دادهها انجام شده است. علت مقبولیت گسترده این روش نسبت به سایر روشها، امکان بررسی روابط پیچیده و نامعلوم بین چند ورودی و خروجی است.
به منظور پیادهسازی نرم افزاری ساختار شبیهسازی، از نرم افزار شبیه سازی Arena و ساختار بهینهسازی سناریوها از نرم افزار GAMS بهره گرفته شده است. نتایج حاصل از روش پیشنهادی بر روی مدل کارخانه ذوب مس سرچشمه نشان داد که میزان تولید آند خروجی از کارخانه ذوب تا حدود 11 درصد افزایش و از سوی دیگر زمان فرایند تولید و تعداد تداخلهای جرثقیلها کاهش مییابد.
واژگان کلیدی:
مدل شبیهسازی، بهینه سازی، تحلیل پوششی شبکهای دادهها ، فرایند ذوب مس ، تداخل جرثقیلها
اهمیت و ضرورت تحقیق
فرایند ذوب مس دارای موقعیتها و استراتژیهای خاصی میباشد. گستردگی فعالیتها، فرایندها و تصمیماتی که باید اتخاذ شوند، پیچیدگی فرایندها و عملیات، هزینههای بالای عملیات و نیاز به سرمایه گذاری کلان در طول انجام فرایند ، دلایلی هستند که ریسک تصمیمگیری در این صنعت را افزایش داده است. از طرفی دیگر حساسیت و اهمیت این صنعت کاربرد و استفاده از ابزارهایی همچون شبیهسازی را به عنوان یک ابزار قدرتمند تصمیمگیری در این حوزه، ضروری میکند. ضرورت دیگر استفاده از این ابزار، عدم قطعیت در تمامی مراحل فرایند است که تصمیمگیریها را دچار مشکل میکند. لذا قابلیتهای شبیهسازی و چالشهای روز افزون آن در صنعت منجر به توجه و استفاده گسترده از مدلهای شبیهسازی شده است. بنابراین جهت بهبود وضعیت سیستم، بررسی جزئیات و تحلیل حساسیت بر روی آن، نیاز به رویکردی است که از بروز هزینههای کلان و زمانهای طولانی برای انجام فرایند، جلوگیری کند.
ساختار تحقیق
این تحقیق در 6 فصل ارائه شده است. همانطور که مشاهده نمودید، در فصل اول کلیات مسئله تحقیق معرفی شده است. در فصل دوم ادبیات مرتبط با این مطالعه مورد بررسی قرار گرفته است و تحقیقات مرتبط با شبیهسازی فرایند ذوب و ادبیاتهای مرتبط با این موضوع مورد بررسی قرار میگیرند. در فصل سوم، معرفی مختصری از مطالعه موردی و کارخانه ذوب مس سرچشمه به همراه مشخصات سیستم مذکور ارائه میشود. در فصل چهارم، شبیهسازی فرایند ذوب مس و نتایج حاصل از آن بیان شده است. در فصل ششم رویکرد بهینهسازی سناریوها و نتایج حاصل از سناریوی بهینه با سناریوی پایه مقایسه و تجزیه و تحلیل میگردد. در نهایت در فصل ششم، نتیجهگیری حاصل از پژوهش و عناوین تحقیقاتی جهت استفاده در پژوهشهای آتی ذکر شده است .
فهرست مطالب تحقیق ارائه مدل جهت بهبود عملکرد فرایند ذوب مس :
فصل اول: مقدمه
1-1- مقدمه 2
1-2- اهمیت و ضرورت تحقیق_ 2
1-3- سوالات تحقیق_ 3
1-4- اهداف انجام تحقیق_ 3
1-5- طرح تحقیق_ 4
1-6- نوآوری تحقیق_ 5
1-7- کاربرد تحقیق_ 5
1-8- پیشفرضهای تحقیق_ 6
1-9- محدودیتهای تحقیق_ 6
1-10- تعاریف و اصطلاحات عمده 7
1-11- ساختار تحقیق_ 8
1-12- خلاصه فصل 8
فصل دوم: مروری بر ادبیات
2-1- مقدمه 10
2-2- شبیه سازی_ 10
2-2-1- شبیهسازی فرایند ذوب_ 10
2-2-2- شبیهسازی حرکت جرثقیلها 15
2-3- روشها و مفهوم ارزیابی عملکرد 18
2-3-1- مدلهای مهم تعالی سازمان_ 19
2-3-2- مدل دمینگ_ 20
2-3-3- مدل تعالی عملکرد بالدریج_ 21
2-3-4- مدل تعالی عملکرد اروپایی_ 22
2-3-5- روش کارت امتیازی متوازن_ 23
2-4- تحلیل پوششی دادهها 24
2-4-1- بازده به مقیاس_ 28
2-4-2- خروجیهای نامطلوب در DEA_ 30
2-4-3- رتبهبندی واحدهای کارا 31
2-4-4- تحلیل پوششی دادههای شبکهای_ 32
2-5- مقایسه مدلهای ارزیابی عملکرد 39
2-6- جمعبندی ادبیات موضوع_ 40
فصل سوم: معرفی سیستم ذوب مس
3-1- مقدمه 43
3-2- مشخصات تجهیزات کارخانه ذوب مس_ 43
3-2-1- پاتیلها 43
3-2-2- کورههای ذوب_ 43
3-3- مطالعه موردی: مجتمع مس سرچشمه کرمان_ 47
3-3-1- شرح حرکت جرثقیلها 52
فصل چهارم: توسعه مدل شبیه سازی فرایند ذوب
4-1- مقدمه 55
4-2- گامهای انجام مطالعه 55
4-3- مدل مفهومی فرایند ذوب در کارخانه ذوب مس سرچشمه 56
4-3-1- مدل مفهومی فعالیت کورههای ریورب_ 56
4-3-2- مدل مفهومی فعالیت کورههای کنورتر 58
4-3-3- مدل مفهومی فعالیت کورههای آند_ 59
4-3-4- مدل مفهومی واحد ریختهگری_ 60
4-4- شبیه سازی فرایند ذوب مس_ 61
4-4-1- معرفی اجزای مدل شبیه سازی_ 61
4-4-2- فرضیات مدل_ 62
4-4-3- تجزیه و تحلیل دادههای ورودی شبیه سازی_ 63
4-4-4- نتایج تجزیه و تحلیل داده های گردآوری شده 65
4-4-5- مدلسازی بخشهای مختلف ذوب در نرمافزار 75
4-4-6- تعیین طول گرم شدن سیستم_ 80
4-4-7- طول و تعداد تکرار شبیه سازی_ 83
4-5- صحت سنجی مدل شبیه سازی_ 84
4-6- اعتبارسنجی مدل شبیهسازی_ 84
-7-4 تحلیل نتایج شبیهسازی و جمعبندی_ 93
فصل پنجم: بررسی سناریوها و بهینهسازی
5-1- مقدمه 103
5-2- سناریوهای مدل شبیهسازی و ارزیابی آنها 103
5-2-1- ایجاد سناریو با استفاده از نرم افزار OptQuest 104
5-3- پیادهسازی تحلیل پوششی دادهها 106
5-4- نتایج سناریوی بهینه 113
-5-5 نتیجهگیری 122
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادها
6-1- مقدمه 124
6-2- خلاصه تحقیق_ 124
6-3- نتیجهگیری_ 125
6-4- پیشنهادها و زمینههای تحقیقاتی آتی_ 126
فهرست منابع. 128
پیوست 1. 133
پیوست 2. 138
پیوست 3. 140
پیوست 4. 142
فهرست اشکال
شکل (1-1) فلوچارت مراحل انجام تحقیق……………………………………………………….4
شکل (2-1) میزان تولید آند مس در ازای زمان نگهداری تعمیرات………………………………………………10
شکل (2-2) میزان تولید آند مس در ازای چرخ ریختهگری………………………………………………………….10
شکل (2-3) طرح نمایش سیستم انتقال مواد در مجتمع تولید فولاد………………………………….13
شکل (2-4) مفهوم ورودیهای پیوسته در مقابل ورودیهای گسسته مجتمع فولاد…………………………………14
شکل (2-5) طرح نمایشی مجتمع تولید فولاد شبیهسازی شده……………………………………………..14
شکل (2-6) مراحل پیوسته فرایند تولید مس…………………………………………………………………15
شکل (2-7) بررسی نمایشی تداخل میان دو جرثقیل……………………………………………………………….16
شکل (2- 8) نمایی از فرایند تولید فولاد با چندین جرثقیل……………………………………………17
شکل (2-9) شرح نمایشی تداخل جرثقیلها……………………………………………………………………17
شکل (2-10) جرثقیلها و مکان آنها در راهرو……………………………………………….18
شکل (2-11) معیارهای جایزه دمینگ………………………………………………………………………..20
شکل (2-12) چارچوب ساده شده جایزه دمینگ…………………………………………………………21
شکل (2-13) چارچوب مدل تعالی عملکرد بالدریج………………………………………………………………..22
شکل (2-14) چارچوب مدل تعالی عملکرد اروپایی…………………………………………………………..23
شکل (2-15) چارچوب اهداف و شاخصهای چهار وجه عملکرد سازمان………………………………..24
شکل (2-16) مرز کارا برای واحدهای تصمیمگیری در حال بررسی………………………………………………..25
شکل (2-17) بازده به مقیاس و هدف مرز کارای بازده متغیر………………………………………………….29
شکل (2-18) نمایش یک سیستم شبکهای سری از فرایندها…………………………………………………….33
شکل (2-19) نمایش یک سیستم شبکهای موازی از فرایندها………………………………………………34
شکل (2-20) مقایسه نمایشی میان روش DEA و NDEA
شکل (2-21) ورودی- خروجی سیستمها برای 500 بانک……………………………………………..36
شکل (2-22) مدل خریدار – فروشنده زنجیره تأمین………………………………………………………….37
شکل (2-23) ورودی و خروجیهای مدل شبکهای فن آوری اطلاعات…………………………………………………38
شکل (3-1) نمای یک پاتیل حمل مواد ذوب……………………………………………………………………..43
شکل (3-2) تخلیه مات مس از کورهی ریورب……………………………………………………….44
شکل (3-3) نمای شماره 1 از کورههای کنورتر……………………………………………………45
شکل (3-4) نمای شماره 2 از کورههای کنورتر……………………………………………………….46
شکل (3-5) نمایی از کوره آند…………………………………………………………..46
شکل (3-6) نمایی از چرخ ریختهگری………………………………………………………..47
شکل (3-7) انتقال پاتیل توسط جرثقیل………………………………………………………..48
شکل (3-8) نمایی از دالان کورههای کنورتر…………………………………………………………….49
شکل (3-9) روند تولیدی آند مس……………………………………………………………………………50
شکل (3-10) نمای ساده از دالان کارخانه ذوب…………………………………………………………….51
شکل (3-11) شرح نمایشی حرکتی جرثقیل در طول محورها……………………………………………………..52
شکل (3-12) نام و موقعیت ایستگاهها و فاصله آنها از یکدیگر…………………………………………………53
شکل (4-1) نمودار روند انجام مطالعه…………………………………………………………………….55
شکل (4-2) فلوچارت گردش پاتیل مذاب و بوت مواد سرد در فرایند ذوب در کارخانه ذوب مس سرچشمه……………57
شکل (4-3) مدل مفهومی فعالیتهای کورههای ریورب………………………………………57
شکل (4-4) مدل مفهومی فعالیت کورههای کنورتر………………………………………………………..59
شکل (4-5) مدل مفهومی فعالیت کورههای آند…………………………………………………………………..60
شکل (4-6) مدل مفهومی فعالیت واحد ریختهگری……………………………………………………………60
شکل (4-7) نمودار خود همبستگی مشاهدات مربوط به زمان پر شدن پاتیل مات…………………………………..64
شکل (4-8) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان تخلیه مات از ریورب به پاتیل………………………………..66
شکل (4-9) برازش توزیع نرمال بر روی دادههای زمانی انتقال پاتیل از ریورب به دهانه تونل…………………………………67
شکل (4-10) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان برداشت پاتیل توسط جرثقیل………………………………………………….67
شکل (4-11) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان تخلیه پاتیل مات در کنورتر…………………………………………………….68
شکل (4-12) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان قرار دادن پاتیل………………………………………………………………………..68
شکل (4-13) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان قرار تخلیه سرباره کنورتر به پاتیل………………………………………….69
شکل (4-14) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان تخلیه سرباره کنورتر به ریورب………………………………………………..70
شکل (4-15) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان تخلیه مس بلیستر از کنورتر به پاتیل……………………………………..70
شکل (4-16) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان تخلیه سرباره در کنورتر……………………………………………………………71
شکل (4-17) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان تخلیه بلیستر در آند…………………………………………………………………71
شکل (4-18) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان تخلیه سرباره آند به پاتیل………………………………………………………..72
شکل (4-19) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان تخلیه مواد سرد و قراضه مس………………………………………………….72
شکل (4-20) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان تخلیه سرباره آند به کنورتر……………………………………………………..73
شکل (4-21) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان تخلیه سرباره کنورتر به کنورتر………………………………………………..73
شکل (4-22) نتایج تحلیل دادههای مربوط به پر شدن قالبهای ریختهگری…………………………………………………………..74
شکل (4-23) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان چرخش چرخ ریختهگری…………………………………………………………74
شکل (4-24) نتایج تحلیل دادههای مربوط به زمان خرابی جرثقیل…………………………………………………………………………75
شکل (4-25) نمایی از مدلسازی کورههای ریورب در نرمافزار ارنا……………………………………………………………………………76
شکل (4-26) نمایی از مدلسازی لاندرهای ریورب در نرمافزار ارنا……………………………………………………………………………76
شکل (4-27) نمایی از مدلسازی بخش ارائه کننده مواد سرد و مس قراضه در نرمافزار ارنا……………………………………77
شکل (4-28) نمایی از مدلسازی کورههای ریورب در نرمافزار ارنا……………………………………………………………………………78
شکل (4-29) نمایی از مدلسازی یک کوره آند در نرمافزار ارنا…………………………………………………………………………………78
شکل (4-30) نمایی از مدلسازی واحد ریختهگری در نرمافزار ارنا……………………………………………………………………………78
شکل (4-31) نمایی از مدلسازی دو جرثقیل 100 تنی در نرمافزار ارنا……………………………………………………………………79
شکل (4-32) نمایی از مدلسازی جرثقیل 25 تنی در نرمافزار ارنا……………………………………………………………………………79
شکل (4-33) نمایی از مدلسازی فرایند ذوب مس در نرمافزار ارنا…………………………………………………………………………..80
شکل (4-34) نمودار میانگین موثر برای متوسط زمان صف مربوط به درخواست جرثقیل در تکرار اول……………………81
شکل (4-35) نمودار میانگین موثر برای متوسط زمان صف مربوط به درخواست جرثقیل در تکرار دوم…………………..82
شکل (4-36) نمودار میانگین موثر برای متوسط زمان صف مربوط به درخواست جرثقیل در تکرار سوم…………………..82
شکل (4-37) نمودار میانگین موثر برای متوسط زمان صف مربوط به درخواست جرثقیل در تکرار چهارم……………….82
شکل (4-38) نمودار میانگین موثر برای متوسط زمان صف مربوط به درخواست جرثقیل در تکرار پنجم………………..82
شکل (4-39) نمودار میانگین موثر برای متوسط زمان صف مربوط به درخواست جرثقیل در تکرار ششم………………..82
شکل (4-40) نمودار مقایسهای برای تمامی سیکلهای زمانی در تعیین اعتبار سیکل کورههای کنورتر…………………..87
شکل (4-41) نمودار جعبهای سیکل زمانی کنورتر شماره 5 برای دادههای خروجی مدل و سیستم واقعی………………89
شکل (4-42) نمودار جعبهای سیکل زمانی کنورتر شماره 4 برای دادههای خروجی مدل و سیستم واقعی………………90
شکل (4-43) نمودار جعبهای سیکل زمانی کنورتر شماره3 برای دادههای خروجی مدل و سیستم واقعی………………..91
شکل (4-44) نمودار جعبهای سیکل زمانی آند شماره2 برای دادههای خروجی مدل و سیستم واقعی……………………92
شکل (4-45) نمودار جعبهای سیکل زمانی آند شماره 3 برای دادههای خروجی مدل و سیستم واقعی…………………..93
شکل (4-46) مقایسه نوسانات طول سیکل زمانی کنورترها………………………………………………………………..95
شکل (4-47) آمار مربوط به تعداد کل تداخلها در محور حرکتی جرثقیلها…………………………………………………………..98
شکل (4-48) آمار مربوط به زمان انتظار جرثقیل شماره 1 در هنگام تداخل……………………………………………………………99
شکل (4-49) آمار مربوط به زمان انتظار جرثقیل شماره 2 در هنگام تداخل……………………………………………………………99
شکل (4-50) تداخل ایجادی از طرف جرثقیل شماره 2 برای جرثقیل شماره 1…………………………………………………….100
شکل (4-51) نتایج مربوط به تعداد آند تولیدی در اجرای شبیهسازی……………………………………………………………………101
شکل (5-1) روند بهبود جوابها در نرمافزار OptQuest
شکل (5-2) سیستم شبکهای کارخانه ذوب مس با سه فرایند ……………………………………………………………………………….107
شکل (5-3) سیستم شبکهای با دو مرحله سری………………………………………………………………………………………………………108
شکل (5-4) آمار مربوط به تعداد کل تداخلها در محور حرکتی جرثقیلها مربوط به سناریوی بهینه………………….120
شکل (5-5) آمار مربوط به زمان انتظار جرثقیل شماره 1 در هنگام تداخل مربوط به سناریوی بهینه…………………..120
شکل (5-6) آمار مربوط به زمان انتظار جرثقیل شماره 2 در هنگام تداخل مربوط به سناریوی بهینه…………………….121
فهرست جداول……………………….32
جدول (2-2) مقایسه سه روش تحلیل پوششی دادهها، تعالی عملکرد اروپایی و کارت امتیاز متوازن…………………………..40
جدول (3-1) ظرفیت تولید سالانه مات و مس بلیستر در مجتمع مس سرچشمه کرمان……………………………………………..50
جدول (4-1) خروجی تحلیل حساسیت برای بررسی مدل با اعتبار ظاهری بالا……………………………………………………………..85
جدول (4-2) دادههای حاصل از اجرای شبیهسازی مربوط به سیکل کنورترهای شماره 5، 4 و 3 (دقیقه) …………………88
جدول (4-3) نتایج حاصل آز آزمون میانگین دو جامعه آماری برای کنورتر شماره 5…………………………………………………….88
جدول (4-4) نتایج حاصل آز آزمون میانگین دو جامعه آماری برای کنورتر شماره 4…………………………………………………….89
جدول (4-5) نتایج حاصل آز آزمون میانگین دو جامعه آماری برای کنورتر شماره 3……………………………………………………90
جدول (4-6) نتایج حاصل آز آزمون میانگین دو جامعه آماری برای آند شماره 2………………………………………………………….91
جدول (4-7) نتایج حاصل آز آزمون میانگین دو جامعه آماری برای آند شماره 3………………………………………………………….92
جدول (4-8) تنظیمات مدل پایه برای اجرای شبیهسازی……………………………………………………………………………………………….94
جدول (4-9) آمار مربوط به کورهها بر حسب ساعت……………………………………………………………………………………………………….95
جدول (4-10) آمار مربوط به زمان بین ورود نهادهای مهم (ساعت)………………………………………………………………………………96
جدول (4-11) آمار مربوط به صفهای ماژول درخواست حمل و نقل در مدل (دقیقه) ……………………………………………….97
جدول (4-12) آمار مربوط به صفهای ماژول درخواست حمل و نقل در مدل (تعداد)…………………………………………………97
جدول (4-13) آمار تعداد ضربههای جرثقیلها به پاتیلهایی با انتظار بیش از 25 دقیقه…………………………………………….98
جدول (5-1) سناریوهای موجود حاصل از تغییر اولویت پاتیلها………………………………………………………………………………….104
جدول (5-2) سناریوهای موجود حاصل از تغییر در قلمرو حرکتی جرثقیل………………………………………………………………..104
جدول (5-3) محدودیتهای مدل برای نرمافزار OptQuest
جدول (5-4) ارزیابی کارایی 40 سناریوی فرایند ذوب مس با استفاده از تحلیل پوششی دادهها……………………………….112
جدول (5-5) ماتریس کارایی متقاطع برای سناریوهای کارا…………………………………………………………………………………………113
جدول (5-6) تنظیمات ورودی شبیهسازی برای سناریوی بهینه………………………………………………………………………………….114
جدول (5-7) نتایج مربوط به کورههای کنورتر و آند در سناریوی بهینه………………………………………………………………………115
جدول (5-8) مقایسه طول زمانی سیکل کورهها بین سناریوی بهینه و پایه………………………………………………………………..115
جدول (5-9) مقایسه زمان بین ورود نهادهای اصلی در سناریوی بهینه و پایه……………………………………………………………116
جدول (5-10) مقایسه آمار مربوط به صفهای ماژول درخواست حمل و نقل بین سناریوی بهینه و پایه (تعداد)……117
جدول (5-11) مقایسه آمار مربوط به صفهای ماژول درخواست حمل و نقل بین سناریوی بهینه و پایه (دقیقه)…..118
جدول (5-12) مقایسه آمار تعداد ضربههای جرثقیلها به پاتیلهایی با انتظار بیش از 25 دقیقه در سناریوی بهینه و پایه…………………………119
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 فابل روی دکمه خرید و دانلود کلیک نمایید.
ديدگاه ها