کاربرد روش تحلیل پوششی داده ها درانتخاب و ارزیابی کارایی سیستم های شناسایی خودکار

۱٫چکیده
در این مقاله به معرفی روش تحلیل پوششی داده ها برای بررسی سیستم های شناسایی خودکار از جمله RFID و ارزیابی کارایی ان ها در مقابل هم برای کالاها و محصولات مختلف سازمانهاپرداخته می شود و مزایای این ارزیابی ذکر می شود. در پایان نیز از روش تحلیل پوششی داده ها برای ارزیابی کارایی چهار نوع از این سیستم ها برای محصولات شرکت صنایع چوب توسکا استفاده می شود.

واژگان کلیدی: سیستم های شناسایی خودکار ، RFID ، ارزیابی کارایی ، تحلیل پوششی داده ها
۲٫ مقدمه
با توجه به رشد روز افزون فناودی های ارتباطی و اطلاعاتی سازمان ها و شر کتها برای صرفه جویی در هزینه ها و نیز رقابت پذیری خود در محیط رقابتی نیاز هر چه بیشتری به داشتن اطلاعات از وضعیت بازار رقبا و نیز اطلاعات داخلی خود احساس می کنند.از طریق زیر ساخت اینتر نت میتوام به منابع بسیار گسترده و متنوعی از اطلاعات دسترسی داشت اما بخش مهمی از اطلاعای که سازمانها و شرکتها نیاز دارند مربوطبه داده های فیزیکی و دارایی های داخلی و رخدادهای مربوط به انهاست. با توجه به اینکه ثبت این اطلاعات به صورت دستس هزینه و زمان بسیاری را می طلبد بدین منظور راه حلهایی برای ورود اطلاعات به صورت زیر پیشنهاد گردیده است:
دستگاههایی با سیستم های ماشین بینایی م سنسور های پیچیده و پیشرفته بار کدها سیستم های انگشت نگاری سیستم شناسایی با قرنیه چشم و…
راه حل جدید تری که پیشنهاد گردیده شناسایی با امواج رادیویی(RFID) میباشد که با الصاق تگ های یا فرستنده هایی با اشیاءثابت و یا متحرک و ایجاد یک زیر ساخت از دستگاه های تک خوان به هم متصل اطلاعات مربوط به اشیاء فیزیکی را میتوان به صورت خود کار و بدون دخالت دست جمع اوری و ثبت نمود.
فناوری شناسایی امواج رادیویی میتواند یکی از بهترین روش ها برای جمع اوری و ثبت خودکار داده ها باشد و پیشرفت های اخیر در صنعت نیمه هادی و روش های پیشرفته بردازش سیگنال باعث کوچکتر شدن اندازه ها تگ ها افزایش برد و امکان استفاده از ان در گستره وسیعی از کاربرد ها گردیده است. یکی از مهمترین مباحثی که در موضوع استفاده از RFID مطرح می باشد ،کارایی ان در مفابل مقابل دیگر سیستم های شناسایی خودکار میباشد.که این موضوع به صورت یک یک مسئله چند معیاره میباشدو در این مقاله این ارزیابی به وسیله تحلیل پوششی داده ها انجام می شود و هر سازمانی می تواند با استفاده از این مدل به ارزیابی و انتخاب سیستم شناسایی

مناسب برای محصولات و کالاهای خود اقدام کند.

۳٫ اجزای اصلی سیستم RFID ونحوه عملکرد آن

یک سیستم RFID مشتمل بر اجزای زیر است :
۱- Reader
2- Tag
3- Middleware
4- Database

۱ . Reader : بخشی از سیستم است که با برقراری ارتباط با Tag داده ذخیره شده در آن را می خواند . این جزء از طریق اتصال به یک سیستم کامپیوتری ارتباط بین سیستم اطلاعاتی و تک ها را برقرار می کند و مانند اسکنر بارکد عمل می کند . انواع Reader به شرح زیر است :
۱-۱ Hnnd held
2-1 Mobile

 

۳-۱ Fixed location
2- ( Tag) تگ : تگ شامل یک میکروچیپ وصل به آنتن می باشد و فراخور نیاز و کاربرد در شکلها و نیازهای مختلفی برای فرکانسهای مشخص و محدوده کاری معین طراحی می شود .
در شکل (۲) نمونه ای از تگ و برچسب را مشاهده می نماییم .
تگ های غیر فعال ( Passive RFID Tags ) فاقد منبع تغذیه بوده و با دریافت سیگنال رادیوئی ارسال از سوی کدخوان فرکانسی نسبت به ارسال پاسخ آن به صورت سیگنال بازگشتی اقدام می کنند لذا پاسخ ارسالی از آنها لزوما مختصر ئ تنها بصورت یک کد شناسائی می باشد . بدلیل عدم وجود منبع تغذیه و کوچک بودن جاگذاری زیر پوست وجود داشته و کوچکترین سایز آن در سال ۲۰۰۴ به قطر ۰٫۴mm و با ضخامتی کمتر از ورق کاغذ ساخته شده که عملا غیر قابل مشاهده می باشد ، این اتیکتها قابلیت خواندن و نوشتن در محدوده ۱۰mm تا ۵m را دارا میباشد . در تگهای اکتیو باطری به کار برده می شود که با انرژی داده شده باطری ، تگ قدرت بیشتری پیدا کرده و فاصله چندین برابر تگ غیر فعال را می پوشاند .
تگ های فعال ( Active RFID Tags ) دارای منبع تغذیه بوده و به همین دلیل دارای حافظه بیشتر و محدوده خوانایی بزرگتر از تگ های غیر فعال بوده و علاوه بر آن امکان ذخیره اطلاعات اضافی را نیز چندین سال می باشد .
شکل ۲
کاربرد تگهای غیر فعال بدلیل ارزانی بیش از حد و عدم وابستگی به باطری ، بسیار بیشتر از نوع فعال می باشد .
نوع Tag اندازه هزینه عمر عملیاتی برد حافظه
Passive + + + – –

Active – – – + +
جدول ۱ : مقایسه معایب و مزایا Tag های Passive و Active
3. Middle – ware : بخشی از سیستم است که وظیفه پردازش داده های خام به دست آمده حاصل از تبادل Reader و Tag را بر عهده دارد که داده ها را فیلتر نموده و به واحد های مربوطه ارسال می دارد .
۴ . Database : بانک اطلاعاتی است که پس از دریافت داده از RFID می توان با اطلاعات مرتبط را به دست آورده و یا بروز رسانی نمود .

شکل ۳ – مکانیزم سیستم شناسایی به کمک امواج رادیوئی RFID
برد خواندن برچسب ها :
برد خواندن برچسب ها به متغیرهای بسیاری بستگی دارد ، از جمله فرکانس عملکرد آنها ، قدرت Reader در تداخل با اشیای فلزی و یا دیگر reader ها .
محدوده فرکانسی بر چسب ها در جدول ۲ آمده است .
جدول ۲- محدوده فرکانسی همراه برد موثر
ردیف گروه محدوده برد موثر (متر) کاربرد عمده
۱ فرکانس پایین (LF ) حدود ۱۲۵ KHz 3/ . شناسایی حیوانات ، سوئیج اتومبیلها ، سیستمهای دزدگیر
۲ فرکانس بالا ( HF ) حدود ۵۶/۱۳MHz 1 کتابخانه
۳ باند UHF 45/2GHzتا ۴۳۳ MHz 3-1 ردیابی پالتها ، کانتینرها ، کامیونها و تریلرها
۴ ماکروویو ۳۰۰GHzتا ۴۵/۲ GHz از ۲متر به بالا کنترل خودرو ، مدیریت زنجیره تامین

همان طور که برای انتخاب کانال موردنظر باید رادیو را روی موج مربوط تنظیم کرد ، فرکانس بر چسب نیز با توجه به کار برد آن تعیین می شود که با در نظر گرفتن برچسب و محدوده موثر ، بسیار متفاوت است و برای برچسب های فعال به کمک باطری تا ۱۰۰ متر یا بیشتر عمل می کند .
۴٫ مزایای استفاده از فن آوری RFID
این سیستم دارای مزایای زیر می باشد .

۱٫ کاهش هزینه ها ( کاهش فعالیت های دستی و افزایش سرعت )
۲٫ اتوماسیون ( بدون توقف )
۳٫ کاهش خطا
۴٫ کنترل فرایندهای غیر قابل رویت
۵٫ یکپارچگی
۶٫ هر یک از اقلام دارای یک شماره سریال منحصر بفرد می شوند .
۷٫ دخالت انسان در ثبت و خواندن اطلاعات کاهش می یابد ( صرفه جویی در نیروی انسانی ، زمان و کاهش خطا ).
۸٫ بررسی اقلام متعدد به طور همزمان ممکن می شود .
۹٫ به روز رسانی اطلاعات به محض تغییر در وضعیت اقلام ممکن می شود .
باعث افزایش امنیت می شود زیرا برچسبهای فوق امکان Tracking کالا ها را حتی در یک فضای بسته فراهم می کند .به طور مثال بکارگیری این تکنولوژی در صنایع دارویی می تواند مشکل تقلب و بازار سیاه را برطرف سازد .
۵٫ مقایسه انواع فنا وری های شناسایی خود کار
در جدول زیر انواع سیستم های شناسایی در ابعاد مختلف با هم مقایسه شده اند :
۶٫ تعریف کارایی

کارایی مفهومی بسیار مهم ولی پیچیده می باشد که بیشتراز طرف سه حوزه مهندسان مدیران و اقتصاد دانان مورد بررسی قرار گرفته است این اصطلاح ابتدا در حوزه مهندسی و ترمو دینامیک مطرح شد اما بعد ها وارد سایر حوزه ها گردید.واژه نامه وبستر کارایی را معادل اثر بخشی دانسته و ان را تولید مطلوب با حداقل مصرف انرژی زمان پول یا مواد تعریف کرده است.فارل نیز در سال ۱۹۵۷ در مقالهای تحت عنوان اندازه گیری کارایی تولید کننده کارایی بنگاه را تولید ستاده به حد کافی بیشتر از یک مقدار معین نهاده تعریف کرده است.در مجموع می توان کارایی را نسبت مجموع موزون ستاده به مجموع موزون نهاده ها تعریف کرد.
۷٫ تعریف تحلیل پوششی داد ه ها
این روش در ابتدا با تز د کتری رودز مطرح شد که در ان پیشرفت تحصیلی مدارس امریکا در سال ۱۹۷۸ مورد ارزیابی قرار گرفته بود که در همین راستا این تکنیک برای رتبه بندی دانشکده های اقتصاد انگلستان نیز مورد استفاده قرار گرفت که اساس ان بر اساس مدلی بود که فارل در سال ۱۹۵۷ برای ارزیابی کارایی با استفاده از روشهای غیر پارامتری مطرح شده بود چارنز رودز و کوپر مدل اولیه فارل راکه چند ورودی و یک خروجی داشت را توسعه دادند و نام ان را CCR گذاشتند و در سال ۱۹۸۴نیز مدل BCC توسط بنکر چارنز و کوپر ارائه شد.

تعریف تحلیل پوششی داده ها : تکنیکی جهت محاسبه کارایی نسبی یک مجموعه از واحدهای تصمیم گیرنده در مقایسه با یکدیگر با استفاده از یک بر نامه ریاضی می باشد.
تعریف ورودی [۱]: در تحلیل پوششی داده ها:عاملی است که با افزایش ان با حفظ تمام عوامل دیگر کارایی کاهش یافته و با کاهش ان با حفظ تمام عوامل دیگر کارایی افزایش می یابد.
تعریف خروجی [۲]: در تحلیل پوششی داده هاعاملی که با افزایش ان با حفظ تمام عوامل دیگر کارایی افزایش یافته و با کاهش ان و با حفظ تمام عوامل دیگر کارایی کاهش می یابد واحد های تصمیم گیرنده: واحد هایی هستند که یکسری ورودی را در یافت و پس از فرایند خروجی خارج می کنند.
۸٫ مدل ریاضی DEA

پارامتر های مدل عبارتند از:

yrj = مقدارخروجی r ام از واحد j ام
xij = مقدار ورودیi ام از واحد j ام
ur= وزن خروجی r ام
vi= وزن ورودیi ام
n= تعداد واحدهای تصمیم گیرنده(DMU)
K,M= به ترتیب تعداد خروجیها و ورودی ها

مدل CCR ورودی محور :

از حل بالا اHj که بیانگر کارایی نسبی بنگاه است بدست می اید از ا نجا که حل مدل مذکور بواسطه غیر خطی بودن مشکل است به صورت زیر تبدیل به مدل خطی می شود:
از انجاکه در اکثر موارد DMU های تحت بررسی بیشتر از تعداد شاخص ها هستند یعنی تعداد محدودیتها بیشتر از متغییرها است از این رو حل دوگان ان اسانتر است.مدل دوگان ان عبارت است از:

و جواب نهایی هر دو مدل با هم یکسان است.
۸٫ استفاده از مدل تحلیل پوششی داده ها در ارزیابی کارایی سیستم های شناسایی خودکار در شرکت صنایع چوب توسکا
مدل CCR جهت ارزیابی کارایی و انتخاب سیستم شناسایی خودکار کا را درشرکت صنایع چوب توسکا به شرح زیر می باشد:
در این مدل معیار هایی که ماهیت ورودی دارند عبارتنداز: هزینه سیستم که به صورت معکوس محاسبه می شود حجم داده های ورودی به سیستم امکان تغیر مجدد دادهای وارد شده به سیستم و معیارهایی که ماهیت خروجی دارند عبارتند از: امنیت ایجاد شده توسط سیستم ، دوره عمر سیستم ،فاصله خواندن یا شناسایی سیستم . که امنیت وامکان تغییر داده ها و حجم داده ها در سیستم ها براساس نیاز شرکت در مقیاس چهار فاصله ای رتبه بندی شده اند.
ورودی ها:
V1: هزینه سیستم

V2: حجم داده های ورودی به سیستم
V3: امکان تغیر مجدد دادهای وارد شده به سیستم
خروجی ها:
U1 : امنیت ایجاد شده توسط سیستم
U2 : دوره عمر سیستم

U3 : فاصله خواندن یا شناسایی سیستم
ورودی و خروجی های هر یک از سیستم ها با توجه به اطلاعات قسمت پنج به صورت زیر می باشد:
پس از مدل سازی ریاضی مدل ها با استفاده از نرم افزار LINDO کارایی هر یک از سیستم ها به طور جداگانه محاسبه می شود .به عنوان مثال مدل خطی ریاضی سیستم اول (بارکد) به صورت زیر نوشته می شود:

max 1u1+60u2+4u3
sto
10v1+v2+1v3=1
1u1+60u2+4u3-10v1-2v2-1v3<=0
4u1+700u2+0.1u3-0.5v1-2v2-2v3<=0

۳u1+10000u2+50u3-4v1-2v2-2v3<=0
4u1+18000u2+1200u3-0.02v1- 2v2-2v3<=0
پس از حل مدل ها ریاضی برای هر سیستم نتایج به صورت زیر می باشد:
که نشان می دهد کاراترین سیستم ها برای شرکت توسکا حافظه تماسی و ACTIVE RFID می باشند و به از ان دو به ترتیب PASSIVE RFID دارای رتبه های بعدی هستند و بارکد دارای بد ترین کارایی هست.
نتیجه گیری:

همانگونه که ملاحظه گردید ارزیابی سیستم های شناسایی خودکار بر اساس جندین فاکتور کار بسیار پیچیده ای است و بدون استفاده از ابزار تصمیم گیری چند معیاره قادر انجام صحیح امکان پذیر نیست و نتایج بدست امده می تواند راهنمای خوبی برای مدیران به منظور انتخاب سیستم شناسایی خودکار صحیح باشد و از صرف هزینه های اضافی جلوگیری شود و نتاج حاصل می تواند راهنمای مناسبی برای تصمیمات اتی باشد.

 

منابع:
۱٫ ابراهیمیان مهدی، عادل برخوردار زهرا، احمدی نیما ، بررسی فناوری RFID کاربردهاو الزامات غیر کارکردی ان، دومین سمینار لجستیک و زنجیره تامین ۱۳۸۴
۲٫ عباسی رائی ،علی کمال ابادی عیسی ،کاربرد سیستم شناسایی توسط امواج رادیویی در یکپارچگی زنجیره تامین دومین سمینار لجستیک و زنجیره تامین۱۳۸۴
۳٫ پورکاظمی حسین،حیدری کیومرث،استفاده از تحلیل پوششی داده ها در ارزیابی کارایی نیروگاههای حرارتی تولید برق کشور، نشریه مدرس، دوره

ششم ،شماره یک، سال ۱۳۸۱، صفحه ۳۷٫

۵٫رزمی جعفر، شهروز بامداد ، کاربرد روش تحلیل پوششی داده ها در ارزیابی تامین کننندگان ،اولین کنفرانس لجستیک و زنجیره تامین ،بهمن۱۳۷۸٫