در بین منابع مختلف پروژههای عمرانی، ماشینآلات سهم قابل توجهای از هزینهها را به خود اختصاص داده و بر روند اجرای پروژهها و میزان بازده مالی آنها تاثیرگذارند، بنابراین انتخاب مناسب ماشینآلات از مهمترین فاکتورهای موفقیت در اجرای پروژهها میباشد. در گذشته روشهای محاسباتی متفاوتی با استفاده از تجربیات کارهای پیشین برای تعیین آرایش ناوگان ماشینآلات عملیات خاکی ارائه شده است ولی بسیاری از این روشها دارای ضعفهایی بوده و در برابر تغییرات متغییرها انعطافپذیری کمی دارند. در سالهای اخیر مدلهای نوینی بر پایه ابزارهای کامپیوتری همچون شبیهسازی پیشنهاد شده است. در شبیهسازی میتوان حالت سیستم را در هر لحظه مورد بررسی قرار داده و اثر تغییرات را در عملکرد سیستم مشاهده نمود. مقاله حاضر کاربرد شبیهسازی کامپیوتری در تخصیص بهینه ماشینآلات عملیات خاکی را مورد بررسی و ارزیابی قرار میدهدکه نتایج حاصله بیانگر کارآمدی و اجرایی بودن این نوع مدل میباشد.

کلمات کلیدی: شبیه سازی، بهینه سازی، چند هدفه، عملیات خاکی، ماشینآلات

۱٫ مقدمه

در اغلب پروژه های بزرگ مهندسی عمران با عملیات خاکی مواجه هستیم به طوری که به ندرت پروژه ساختی را می توان یافت که فاقد این نوع عملیات باشد. برای پروژه هایی در مقیاس بزرگ (همچون سدها، بزرگراه ها و فرودگاه ها)، عملیات خاکی به عنوان یکی از حوزه های اساسی پروژه می باشد و برای انجام عملیات خاکی نیز طیف گسترده ای از ماشین آلات عمرانی مورد استفاده قرار می گیرد. ماشین آلات عمرانی نقش بسیار مهمی در اجرای پروژه های عمرانی دارند و امروزهتقریباً هیچ پروژه عمرانی را نمی توان یافت که بدون استفاده از ماشین آلات قابل اجرا باشد. در پروژههای عمرانی و زیر بنایی، ماشین آلات به عنوان یکی از منابع اصلی در اجرا و در زمینه پشتیبانی کلیه فعالیت های پروژه به عنوان عاملی مهم و حیاتی محسوب می گردد. دلیل استفاده از ماشین آلات در پروژه های عمرانی، در اجرای صحیح کار با سرعت زیاد پیشرفت و با هزینه پایین نسبت به روش های پیشین نهفته است. از طرفی، امروزه به کمک ماشین آلات می توان پروژه های بزرگ را در مدت زمان کوتاهی اجرا کرد که پیش از این امکان پذیر نبود. همچنین برخی مشکلات اجرایی و مخاطرات مربوطه، منجر به تولید ماشین آلاتی ویژه و سفارشی برای انجام برخی از عملیاتهای خاص شده است. بنابراین روند موجود در پروژه ها به سمت استفاده هر چه بیشتر از ماشین آلات در عملیات های اجرایی پیش میرود.

انتخاب مناسب ترین ماشین آلات از مهمترین فاکتورهای موفقیت در اجرای پروژه می باشد زیرا که در بین منابع مختلف پروژه های عمرانی، ماشین آلات سهم قابل توجه ای از هزینه ها را به خود اختصاص می دهند (در عموم پروژه ها از ۱۰ تا ۳۰ درصد و در پروژه های راهسازی و سدهای خاکی گاهی تا ۶۰ درصد)، بنابراین ماشین آلات می توانند روند پروژه و میزان بازده مالی آن را تا حد زیادی تحت تاثیر خود قرار دهند.[۱]

انتخاب نادرست ماشین آلات، پیامدهای ناخوشایندی مانند افزایش زمان و هزینه و کیفیت نامطلوب اجرای پروژه را در پی خواهد داشت. اما انتخاب صحیح ماشین آلات به پیشرفت و کیفیت پروژه و حداقل نمودن هزینه ها کمک شایانی خواهد نمود. لذا با توجه به اهمیت ماشینآلات در پیشرفت مطلوب پروژه، برنامه ریزی برای تخصیص بهینه این منابع ضرورت پیدا می کند و این امر از وظایف مدیر پروژه در هر پروژه ساختی می باشد که می بایست برای منابع مورد نظر در دراز مدت و کوتاه مدت برنامه ریزی نماید.

با توجه به مقدار متفاوت منابع و محدودیت هایی که در استفاده از آنها روبرو هستیم، تدوین یک مدل تخصیص بهینه منابع در پروژه های عملیات خاکی ضروری به نظر می رسد. روش ها و سیستم هایی موثر جهت تخمین تولید عملیات خاکی، پیشنهاد آرایش بهینه ناوگان ماشین آلات و بهینه سازی منابع مصرفی در عملیات خاکی ارائه شده است. از این رو مدل هایی همچون مدل های تئوری صف، مدلهای برنامه ریزی خطی، مدل های هوش مصنوعی (شامل مدل های سیستم خبره و شبکه عصبی)، مدل های رگرسیونی، مدل های نرم افزارهای تجاری (همچون (FPC و مدل های شبیه سازی ارائه شده اند.

اکثر مدل های پیشنهاد دهنده آرایش بهینه ناوگان ماشین آلات، در مدل سازی عدم قطعیت ها ضعف هایی از خود نشان می دهند در حالی که شبیه سازی کامپیوتری قادر به مدل سازی عدم قطعیت های مربوط به عملیات خاکی می باشد. همچنین مدل های ارائه شده پیشین با رویکرد انتخاب کمترین زمان یا کمترین هزینه گسترش یافته اند و به عبارتی تک هدفه می باشند در حالی که در بسیاری از مواقع، عملیات خاکی دارای ضرب الاجلی برای اتمام پروژه در مدت زمان مقرر و هزینه محدود اجرا می باشد لذا بایستی اهداف کمینه کردن زمان و هزینه را تواما در نظر بگیریم.

این مقاله انواع تکنیک های مدل سازی عملیات خاکی جهت تعیین ناوگان بهینه ماشین آلات را مورد بررسی قرار داده و روش شبیه سازی عملیات خاکی را بصورت ویژه بررسی می کند.