طراحی یک سیستم عملیاتی کارآمد آسانسور

/در /توسط

1.مقدمه

یک شرکت سرمایه ­گذاری ، صاحبان یک ساختمان اداری در منطقه ­ی Off-Shore در Cape Town، آفریقای جنوبی، تصمیم به ساخت ساختمان مشابه بر روی محلی نزدیک گرفت. به منظور صرفه­ جویی در هزینه­ های معماری و طراحی ساختاری یک ساختمان جدید همچنین بری استفاده از طراحی که در حل حاضر توسط مهندسین شهر و شورای برنامه ­ریزی تایید شده است، ساختمان جدید عملاً مش ابه با ساختمان موجود بود. در این ساختمان به همان تعداد طبقه (11 طبقه بعلاوه­ ی پنت هوس (اطاقک بالای بام)، یک مدخل ورودی در طبقه­ ی هم­کف، یک پارکینگ در طبقه ­ی دوم و ادارات در طبقات دیگر وجود داشت.

در این مقاله، یک روش برای بکارگیری یک مدل طراحی برای یافتن یک سیاست عملیاتی کارامد برای یک ساختمانی با اندازه­ ی کوچک یا متوسط با یک تعداد داده شده و اندازه ­ی آسانسورها با هیچ بانکی شدنی(گروه ­بندی شدن) توسعه داده می­شود. این روش برای مورد ساختمان پیشنهادی بکار گرفته شد و در اینجا ارائه می­شود. یک سیاست عملیاتی آسانسور با عناصر اصلی در نظر گرفته شد:

(الف)مسیریابی آسانسورهای تک

(ب)مخلوط مسیریابی آسانسورها

(ج)روشی که در آن اطلاعات مربوط به تقاضای مسافر برای خدمات آسانسور برای تاثیر تغییرات در مسیر اسانسور استفده می­شود

2.هدف

در این ساختمان با طبقات F، اجازه دهید که tij، i = 1, 2, …, F و J=1,2,…,F ، یک متغیر تصادفی، کل زمان انتظار و زمان عبور برای مسافر در حال انتقال از طبقه ­ی i به طبقه­ ی j باشد. (فرض کنید که ).

زمان مورد انتظار بصورت E(tij) مشخص می­شود. tij، زمان صرف شده می­باشد. حالا اجازه دهید که حداقل tij ممکن شود یعنی مقدار زمان صرف شده هنگامی که هیچ زمان انتظاری برای یک آسانسور قابل دسترس، وجود نداشته باشد و هیچ توقف ­های حد واسطی بین طبقات i و j ایجاد نشود. نسبت ، نسبت تاخیر خواهد بود.

یک هدف منطقی برای عملیات کارآمد سیستم آسانسور در طول یک دوره­ی خاصی از روز ، به نظر شامل حداقل­ سازی مجموع نسبت تاخیر برای تمام زوج طبقات، وزن شده با استفاده از تقاضای مورد انتظار برای انتقال بین زوج­های، در طول آن دوره خواهد شد. تقاضای مورد انتظار از طبقه­ ی i به j در طول دوره­ ی n، می­باشد، هدف بری دوره­ ی n می­شود:

3.داده­ ها و فرضیات

آن براساس پیش­ بینی تقاضای مسافر برای خدمات آسانسوری در ساختمان جدید منطقی به نظر می­رسد به محض جمع ­آوری داده­ های استفاده از آسانسور از ساختمانی که در حال حاضر در حال استفاده است. مطالبات روزانه ­ی مسافر برای دنبال کردن یک الگوی ثابت و پایدار مشاهده شدند. تقریباً تمام تقاضا در ساعات اولیه ­ی صبح، ورود به طبقه ­ی اول (لابی) و هم طبقه ­ی دوم (پارکینگ) بود. در اوخر ساعات اولیه­ ی صبح، یک تقاضای بسیار کوچکی از طبقات بالاتر بطور عمده توسط خدمات تحویل و پیام­رسانان تجربه شد. بطور مشابه در اواخر بعد از ظهر، انتقال تقریباً بطور انحصاری به طبقه ­ی 1 و 2 اختصاص داده شد. تاثیر روزانه­ ی ترافیک با استفاده از آسانسورها در شکل 1 توصیف می­شود.

تجزیه و تحلیل الگوی ترافیک نشان داد که بخش عمده­ ی پیک ترافیک می­تواند در 4 دوره ­ی 20 دقیقه­ ایی مشتق شود:

دوره­ی اول از 7.50 تا 8.10 صبح برای دفاتری که، شروع کار در 8 صبح می­باشد، دوره ­ی دوم از 8.20 تا 8.40 بری دفاتری که شروع کاری در  8.30می­باشد، بطور مشبه در بعد از ظهر در اینجا دو دوره پیک وجود داشت، دوره­ ی سوم از 4.50 تا 5.10 بعد از ظهر و دوره­ ی پنجم از 5.20 تا 5.40 بود. بعلاوه درک شد که الگوی ورودی در طول این دوره ­ها، به پیروی از یک توزیع Poisson متمایل شد به این معنی که  (ورودی­ ها/دقیقه) با n=1,2,3,4 نشان دهنده­ ی 4 دوره­ ی پیک و i نشان دهنده­ ی تعداد طبقه، چنانکه در جدول 1 نشان داده شده است. از آنجایی که از لحاظ فنی، تقریباً مشاهده و ثبت شبانه­ روزی و نقاط مقصد تمام مسافران غیر ممکن است، برای تقریب ساعات پیک با مشاهده ­ی تنها نرخ­ های ورودی و محاسبه ­ی تقاضای بین طبقه­ ایی بصورت زیر تصمیم گرفته شد:

شکل 1. تاثیر روزانه ­ی ترافیک کلی آسانسور

الف. برای ساعات پیک صبح، باید توجه کرد که در عمل تمم ورودی ­ها در طبقه­ ی اول و دوم رخ می­دهند. آنگاه فرض شد که مقصدها، متناسب با الگو ورودی ­ها در آسانسورها برای خروج مسافران از ساختمان در اواخر ساعات بعد از ظهر  (یعنی بر اساس یک شیفت کاری در  8 صبح تا 5 بعد از ظهر  و یک شیفت کاری در 8.30 صبح تا 5.30 بعد از ظهر ) توزیع می­شوند.

ب. برای اواخر ساعات پیک بعد از ظهر ، فرض می­شود که تمام مقصدها هم برای طبقه ­ی 1 و هم طبقه­ ی 2 متناسب با نرخ­ های ورودی صبح مربوطه بودند. با توجه به D(n) بعنوان تقاضای میانگین برای انتقال بین طبقات i و j برای n امین دوره ­ی پیک، تقریب زیر ساخته شد:

متغیر (حداقل مقدار مجموع زمان انتظار tij و زمان انتقال بصورت زمان بین باز شدن درهای طبقه­ ی I  به باز شدن درها در طبقه ­ی j محاسبه شد.

جدول 1. ورودی­ های میانه­ ی مسافر به ازای هر دقیقه در آسانسور

به منظور ساده ­سازی محاسبات، به نظر منطقی می­رسد فرض کردن اینکه  از تعداد مسافران داخل آسانسور که از طبقه­ ی i تا j در حال انتقال هستند مستقل می­باشد و وابسته به تعداد مسافران ورودی و خروجی به طبقه وابسته می­باشد. بعلاوه تنوع در زمان عمل مسافران مختلف در فشار دادن دکمه ­ی انتخاب طبقه در نظر گرفته نشد و یک زمان ثابت فرض شد. اگرچه چنین فرضیاتی در توصیف وضعیت وقعی کاملاً دقیق نیستند ، تنوع معرفی شده توسط این فاکتورها، کوچک یافت شدند. زمان  استفاده شده در این مدل مبتنی بر میانگین یک نمونه از مشاهدات بود و برای تقریب نسبتاً دقیق توسط تابع یافت شد (در ثانیه­ ها)

نظم صف مشاهده شده در ساختمان ، برای تا حدودی متنوع شدن یافت شد؛ براحتی می­توان آن را بعنوان یک تقریب اولین آمدن، صف اول با الویت برای زنان و برخی اوقات افراد مسن­تر توصیف کرد. در مدل این وضعیت با استفاده از نظم اولین خدمت، اولین آمدن نشان داده شد.

4– روش حل

ارزیابی زمان صرف شده­ ی مورد انتظار E(tij) بری هر زوج طبقه و برای بخش­ های مختلفی از روز با استفاده از یک شبیه­ سازی دیجیتالی ایجاد شد. مدل صف­ بندی تجزیه و تحلیلی مناسب ، برای حل بسیار مشکل بود چون آن شامل تعامل چندین صف بطور همزمان در رفتاری پیچیده ­ایی بود. از طرف دیگر، احساس می­شد که شبیه­ سازی بطور ایده­ ال برای رسیدگی به یک مسئله از این ماهیت مناسب شد.

وضعیت هر آسانسور می­توانست با ویژگی­های زیر توصیف شود:

  • حالت، بالا، پایین، و حالت انتظار
  • موقعیت کنونی آسانسور
  • توقف برنامه­ ریزی شده ­ی بعدی
  • تعداد افرادی که در داخل آسانسور هستند
  • تعداد افراد در صف بالا برای هر طبقه
  • تعداد افراد در صف پایین برای هر طبقه

مدل شبیه ­سازی بر اساس روش­ های زیر می­باشد:

یک ورود در زمان Ti بر اساس توزیع مناسب تولید می­شود. اگر هیچ آسانسوری قابل دسترس نباشد در آن صورت ، آن ورودی به صف مناسب اضافه می­شود. اگر هم آن در حالت انتظار باشد (به شرطی که سیستم ، بازدید از طبقات درگیر در آخرین سفر ورودی را میسر سازد)  و هم اگر یک آسانسور انتقال بین زمان­ های و را کامل کند، یک آسانسور ممکن است در دسترس باشد. اگر یک آسانسور در دسترس باشد آنگاه، روش­های زیر انجام می­شوند:

مسافران سوار یا تخلیه می­شوند چنانکه مورد نیاز شود و صف­های مربوطه به روز می­شوند. ورودی­ها، مقصدها و زمان سفر یا انتقال این مسافران ثبت می­شوند؛ مقصد بعدی آسانسور انتخاب می­شود و زمان ورود تنظیم می­شود. یک نمودار جریان بر اساس شبیه­سازی در شکل 2 نشان داده شده است.

  1. 5. نتایج و بررسی ­های شبیه­ سازی

9 سیاست مسیریابی پیشنهادی توصیف شده در جدول 2، با استفاده از یک شبیه ­سازی از 48 ساعت زمان شبیه ­سازی شده بررسی شدند. همگرایی به حالت پایدار بعد از تقریباً 3 ساعت از زمان شبیه­ سازی رخ داد. مقادیر میانگین هدف، Z، برای 9 سیستم پیشنهادی برای دوره­ های مختلفی از روز تعیین شدند. از آنجایی که دوره­ ی روزانه، در طول اجراهای اولیه، برای همگرایی سیستم به حالت پایدار به اندازه­ ی کافی طولانی شد، میانگین­ ها و وریانس­ های شبیه­ سازی برای 9 سیاست مسیریابی پیشنهادی بررسی شدند چنانکه در جدول 3 نتایج حالت پایدار نشان داده شده است. از آنجایی که دوره­ های پیک صبح و بعد از ظهر برای رسیدن به عملکرد حالت پایدار کوتاه شدند ، 144 بررسی تکرار شده در مدت 20 دقیقه ، هر یک تحت شرایط گذار انجام شدند و میانگین­ ها و واریانس ­ها محاسبه شدند.

همانطور که می­توان از جدول 3 توجه کرد، سیستم 1 (بازدید تمام آسانسورها از تمام طبقات) دوره­ ی روزانه­ ی بهینه را ظاهر می­کند. اجراهای روزانه برای دوره­ های پیک بعد از ظهر و صبح (دوره ­ی 1 و 2) نشان داد که سیستم­ های 3 -9 تاخیرات بیشتری را نسبت به سیستم 1 و 2 ایجاد کردند و بنابراین از بحث حذف شدند. نتایج برای 2 در جدول 4 جدول­ بندی شد.

جدول 3 نتایج اجراهای شبیه­ سازی – دوره­ ی روزانه

جدول 4. نتایج اجرای شبیه­ سازی – دوره­ های پیک یا اوج

همانطور که در جدول 4 می­توان مشاهده کرد، سیستم 1 و 2 مقادیر هدف تقریباً معادلی را نتیجه دادند. در این حالت ، سیستم 1 برای استفاده توصیه می­شود بطوری که کاربران پارکینگ در طبقه­ ی دوم می­توانند از استفاده از 4 آسانسور سود ببرند.

  1. 6. نتیجه­ گیری

یک تکنیک برای ارزیابی اثربخشی طرح­ های عملیاتی آسانسور مختلف توسعه داده شد. در این حالت جایی که روش بکار برده شد، توجه جدی به یک طرح آسانسور داده شده است که به موجب آن برخی از آسانسورها بصورت آسانسورهای سریع که تنها برای برخی طبقات بکار می­روند عمل خواهند کرد. به کاربردن تکنیک در این حالت به هر حال منجر به توصیه در بکارگیری سیستم بازدید از تمام طبقات ، برای تمام اسانسورها ، با یک جستجوی رو به عقب برای ساعات اوج و یک جستجوی رو به جلو در دوره­ های روزانه می­شود. اگرچه تنها 9 سیستم عملیاتی در اینجا بررسی شدند، در یک کاربرد بسیار پیچیده و بزرگتر ، تکنیک توانست برای تعیین اثر بخشی یک تعداد بزرگتری از احتمالات عملیاتی بکار برده شود.

سخن پایانی

شرکت صنعت ماشین با بیش از 10 سال سابقه افتخار فروش محصولات دیگری از جمله  جک پالت، جرثقیل سقفی، لیفتراک،خرید استاکر، بالابر ثابت، سازه جرثقیل سقفی ، بالابر نفری ، بالابرتعویض روغن، اجاره لیفتراک، لیفتراک دستی، تعمیر لیفتراک، استاکر با بهترین کیفیت برای مشتریان خود دارد.