Astaraki

امکان سنجی سیستم خبره برای انتخاب چرخ دنده
1- مقدمه

از آن زمان كه انسان به وجود انرژی های نهفته در طبیعت مانند آب و باد پی برد به دنبال راه حلی برای انتقال و استفاده از آن بوده است . انسان های نخستین از وسایلی همچون چرخ ، ریسمان ، سطح شیبدار ، غلتک و ... برای این منظور استفاده می کرده اند اما با گذشت زمان و ظهور انواع مختلفی از انرژی لزوم ابزار جدید انتقال و تبدیل انرژی بیشتر حس شد .

با تکامل انقلاب صنعتی استفاده از چرخ های دندانه دار برای ایجاد درگیری و رانش قطعی ، ضمن حفظ نسبت سرعت ثابت رواج یافت . به عبارت دیگر چرخ دنده ها تکامل یافته غلطک های اصطکاکی هستند که تحت اعمال بارهای حتی اندک لغزش داشته و لذا نسبت سرعت زاویه ای بین دو غلطک تغییر می یافت .

چرخ دنده ها یکی از بهترین گزینه ها برای انتقال حرکت مکانیکی دورانی با تماس و بدون لغزش هستند که از دیرباز نقش مهمی در صنعت داشته است . توانایی تغییر سرعت ، گشتاورهای پیچشی ، انتقال حرکت از محوری به محور دیگر ، تغییر زاویه محورها همراه با انتقال حرکت و به طور کلی انتقال نیرو با سرعت ، اندازه و جهت دلخواه از مزیت های استثنایی این وسیله است .

تنوع اندازه و طرح نیز در کاربرد چرخ دنده ها بسیار زیاد است . از چرخ دنده های بسیار کوچک در ساعت های مچی آنالوگ ، تا چرخ دنده های بسیار بزرگ در موتور کشتی های غول پیکر . این همه کاربرد متنوع و حساس نمایانگر اهمیت نقش بدون رقیب آنها در زندگی و صنعت است .

امروزه در علم مکانیک چرخ دنده ها از اهمیت ویژه ای برخوردارند چنانکه در رشته های دانشگاهی این علم مباحث مستقلی را به خود اختصاص داده است . مسلماً شناخت و آگاهی کامل از شکل هندسی ، روابط سینماتیکی ، تحلیل نیرو ها و گشتاورهای وارد بر انواع چرخ دنده ها برای طراحی و ساخت یک قطعه صنعتی امری اجتناب ناپذیر است.

بنابر این در هر واحد صنعتی که به نوعی با طراحی و ساخت قطعاتی برای انتقال انرژی مکانیکی سر و کار دارند وجود آگاهی از عملکرد انواع چرخ دنده ها الزامی است .

2- تعرف مسئله

همانطور که در مقدمه ذکر شد چرخ دنده ها انواع مختلف و متنوعی دارند . در صنعت مانند هر بخش دیگری استاندارد هایی برای چرخ دنده های معمول و متعارف تعریف شده است . به عنوان مثال در همه جای دنیا چرخ دنده های زنجیر دوچرخه در گروه های مشخصی قرار می گیرد . با این وجود در برخی کاربرد ها تولید کننده ها باید به صورت انحصاری و در واقع سفارشی دست به طراحی و ساخت چرخ دنده ها بزنند .

آنچه در این جا حایز اهمیت است شناخت کافی و کامل از انواع چرخ دنده های متعارف است . به همین منظور هر تولید کننده ای که قصد استفاده از چرخ دنده در محصول خود را داشته باشد باید از فرد متخصصی در این زمینه بهره بگیرد .

به طور کلی چرخ دنده ها به چهار دسته کلی تقسیم می شوند :

1. چرخ دنده های ساده ( Spur Gear )

2. چرخ دنده های مارپیچی ( Helical Gear )

3. چرخ دنده ای مخروطی ( Bevel Gear )

4. چرخ دنده های حلزونی ( Worm Gear )

که هر کدام از این چرخ دنده ها خود شامل انواع مختلفی هستند . به عنوان مثال از انواع چرخ دنده های مخروطی می توان به مستقیم ، مارپیچ ، غیر متعامد ، متنافر و... اشاره کرد .

برای روشن شدن لزوم داشتن آگاهی از عملکرد انواع چرخ دنده ها به مثال زیر توجه کنید :

فرض کنید یک کارخانه اسباب بازی سازی که ماشین های کنترلی یک کیلویی تولید می کرده اکنون قصد دارد با همان موتورها ، ماشین های سه کیلویی تولید کند . مسلماً برای اینکه توان ثابت موتور را برای به حرکت درآوردن دو کیلو سنگین تر به کار بگیرد باید از چرخ دنده هایی متفاوت با محصول قبلی استفاده کند .

همان طور که گفته شد استاندارد هایی برای چرخ دنده های متعارف تعریف شده که استفاده از آنها را برای تولید کننده هایی که سفارشی کار نمی کنند امکان پذیر می کند . با این حال تولید کننده با مساعدت فرد خبره اقدام به انتخاب و مونتاژ چرخ دنده مناسب می کند .

در واقع مراحل انتخاب چرخ دنده توسط فرد خبره به این صورت است :

ابتدا با توجه به فاصله و زاویه محور محرک و محور متحرک نوع کلی چرخ دنده را تعیین می کند . سپس با در نظر گرفتن سرعت زاویه ای شفت قطر و عمق دندانه ها را مشخص می کند . جنس چرخ دنده را با توجه به گشتاور پیچشی شفت و همچنین کاربرد محصول پیشنهاد می دهد .

جزئیات دیگر را نیز بر اساس قوانین فیزیکی مورد کاربرد در محصول و قیمت و شکل محصول مشخص می کند .

3- توجیه سیستم خبره برای حل مسئله

بدیهی است وجود دانش کامل از نحوه عملکرد و انواع چرخ دنده ها در صنایع مکانیکی الزامی است اما چرا سیستم خبره جایگزین فرد خبره شود ؟ به بیان دیگر آیا لزومی دارد که به جای فرد خبره از سیستم خبره کمک بگیریم ؟

توجیه این امر مانند توجیه جایگزینی هر expert system ِ دیگری است . از جمله دلایل عمومی برای توجیه سیستم خبره می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1. خستگی ناپذیری سیستم خبره در مقابل فرد خبره

2. دسترسی آسان و سریع به سیستم خبره در همه جا و هر زمان

3. فنا ناپذیری سیستم خبره و در نتیجه پایین آوردن ریسک

4. بی تاثیر بودن عوامل محیطی و انسانی بر سیستم خبره

اما علاوه بر دلایل بالا که به صورت کلی آورده شده است دلایل زیر می تواند وجود سیستم خبره را در این مورد توجیه کند :

1. یکی از مباحث مطرح در صنعت بحث رقابت است . مسلماً عوامل انسانی و اجتماعی که پیرامون فرد خبره در جریان است می تواند بر عملکرد و بازدهی وی تاثیر منفی بگذارد . به عنوان مثال با پیشنهاد های مخربی از سوی رقبای کارفرما مواجه شود و...

2. همانطور که گفته شد استانداردهایی که در زمینه چرخ دنده های متعارف تعریف شده معمولاً ثابتند و نیز دانش مربوطه زیاد متحول نیست . به عبارت دیگر رشد دانش در این زمینه آنقدرسریع نیست که پیوسته نیاز به بروز کردن دانش سیستم خبره ( فرد خبره ) حس شود و با وجود اطلاعات ثابت می توان تا مدت ها محصولات مورد نظر را بدون کم و کاست تولید کرد.

3. به علاوه دسترسی به فرد خبره ای که از انواع مختلف و متنوع چرخ دنده ها و عملکرد آنها اطلاع کامل داشته باشد همواره امکان پذیر نیست .

4- ریسک های پروژه

هر سیستمی که به نوعی قرار است جایگزین افراد ( خبره یا غیر خبره ) شود با ریسک هایی همراه است . از جمله می توان مقاومت نیروهای انسانی را با جایگزینی سیستم خبره نام برد . بدیهی است که هیچ کس حاضر نیست کار خود را از دست دهد و خود نیز در بیکاری خود سهیم باشد بنابر این اطلاعاتی که از طریق فرد خبره درون سازمان به دست می آید امکان دارد از جامعیت لازم برخوردار نباشد .

یکی دیگر از مشکلات سیستم های خبره بروز رسانی اطلاعات آنهاست . هرچند در این پروژه اطلاعات از سرعت رشد و تحول زیادی برخوردار نیستند اما به هر حال امکان کهنگی اطلاعات وجود دارد و بنابر این هر چند وقت یکبار باید با نظر فرد خبره سیستم را up to date کرد .

از دیگر ریسک های این پروژه امکان لحاظ نکردن هزینه تولید توسط سیستم خبره است . در شرایطی که قیمت تمام شده برای ما از فاکتورهای مهم به شمار می رود سیستم ممکن است پیشنهاداتی ارائه دهد که باعث بالا رفتن غیر ضروری قیمت تولید شود .

در کل هر سیستمی که با منابع انسانی تعامل دارد ریسک پذیر است و معمولاً نیروهای انسانی تا زمانی که از صحت عملکرد سیستم مطمئن نشده اند به خوبی با این قبیل سیستم ها ارتباط برقرار نمی کنند.

__________________

تعرفه ارزان تبلیغات در اولین و بزرگترین سایت هوش مصنوعی ایران !
با بیش از صد و چهل هزار کاربر!