پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی صنایع با عنوان بکارگیری شبکه عصبی و کنترل کیفیت رنگ خودرو

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی صنایع با عنوان بکارگیری شبکه عصبی و کنترل کیفیت رنگ خودرو

مطالعه موردی: شرکت سایپا

مقدمه

در گذشته تقاضا صرفاً برای مصرف یک کالا صورت می گرفت زیرا انتظار مصرف کنندگان از یک کالا درحد برآورده ساختن نیازهای آنان بوده ، امروزه با تولیدات انبوه کالاها انتظارات مصرف کنندگان نیز تغییر یافته و آنها بدنبال عوامل دیگری برای رضایت خود از خرید کالا می باشند. مردم علاوه بر طول عمر کالا بدنبال جلوه و زیبایی خاص آن کالا نیز می باشند که امروزه یکی از مباحث مهم تولید می باشد.در حال حاضر با افزایش رقابت در تولیدات جهانی تولید کنندگان سعی می کنند که به تمامی عوامل مورد نیاز مشتریان پاسخ مناسب بدهند. ظاهر و شکل مناسب کالا از مواردی است که باید به آن توجه بسیار شود زیرا اگر چه یک کالا با دوام باشد اما دارای ظاهر زیبا نباشد، قدرمسلم تقاضایی برای آن نخواهد بود. زیرا اولین چیزی که به نظر یک خریدار میرسد ظاهر زیبای کالا است.

صنعت اتومبیل نیز از این قاعده مستثنی نیست و تولید کنندگان اتومبیل بدنبال ظاهر هرچه زیباتر چه در طراحی و چه در رنگ آمیزی آن می باشند. کیفیت مناسب در رنگ آمیزی اتومبیل می تواند زیبایی خاصی به آن ببخشد. بنابراین لازم است که به کیفیت مناسب تر رنگ اتومبیل با استفاده از دانش امروزی پرداخته شود.اغلب فرآیندهای تولیدات صنعتی غیر خطی بوده و معمولاً عدم اطمینان و تعاملات پیچیده دارند. این امر باعث این می شود که اهداف اقتصادی و صنعتی به سختی بدست آیند. در چالش با محیط رقابت جهانی تلاش صنایع بر اینست که تکنولوژی خود را برای بهبود کیفیت و کاهش قیمت و به حداقل رساندن ضایعات ارتقاء دهند . امروزه میتوان با استفاده از علم و دانش به کیفیت مناسب در رنگ آمیزی اتومبیل دست یافت.

فرآیندهای پوشش رنگ مانند پوشش پلیمری اتومبیل در صنایع اتومبیل و الکتروپلتینگ در صنعت پوشش نهایی فلزات یکی از این مثالهای پیچیده هستند. این فرآیندها در چند مرحله انجام می شوند. وممکن است در هر مرحله چندین مرحله عملیاتی مختلف شیمیایی و فیزیکی طی شود.این فرآیند معمولاً ویژگی هایش توسط چند پارامتر مشخص می شود. تعدادی از پارامترها را به دلیل هزینه بالا یا سختی اندازه گیری نمی توان تعیین کرده یا حتی بعضی از داده ها رانمی توانیم کامل یا با قطعیت اندازه گیری نمائیم. بطور کلی پیچیدگی سیستم باعث می شود که قابلیت درک آن کاهش یافته و اندازه گیری ویژگی های آن مشکل شود. امروزه عملیات رنگ آمیزی بدنه های خودرو خیلی پیشرفت کرده است. بنابراین انتظار می رود که رنگ بدنه خودرو دارای پوششی یکنواخت و عاری از هرگونه عیب در نظر مشتری بوده و موجبات رضایت وی را فراهم کند.

با این وجود تولید رنگ با کیفیت بالا کار بسیار مشکلی است زیرا پارامترهای زیادی بر روی اسپری رنگ تاثیر گذار هستند. تعدادی از این پارامترها شامل شرایط داخل کابین پاشش، خواص مواد رنگ، شرایط کوره یا پارامترهائی که مانند حلالها و غیره می باشند. در مجموع ایجاد هماهنگی در بین این پارامتر بیشتر علاوه بر علم ، به هنر و تجربه نیازمند است.در شرایط کنونی در رقابت بازار خورو با توجه به اینکه برای رنگ آمیزی خودرو انرژی و هزینه بالایی صرف می شود و اصل مشتری مداری، لازم است کیفیت تولید قسمتهای مختلف خودرو از جمله رنگ آن مورد توجه بیشتری قرار گیرد. برای بهبود کیفیت رنگ روشهای کنترل کیفی متنوعی برای رنگ خودرو وجود دارد. این روشها بیشتر جنبه بازرسی را دارند و مسائل و مشکلات کیفی کالای نیمه ساخته یا نهایی را شناسایی می کنند و راه حلهایی هم در جهت رفع عیوب ارایه می دهند.که اغلب این روشها بر اساس تجربه است . حال در این تحقیق می خواهیم به سنجش پرداخته و با استفاده از شبکه عصبی کیفیت رنگ بدنه های خودرو را پیش بینی کنیم . دراین پژوهش تلاش بر اینست که با دریافت اطلاعات بموقع از عیوب جلوگیری کنیم و تا حد ممکن کیفیت را افزایش داده و در نهایت هزینه های تولید را کاهش دهیم .

در یک سالن رنگ کارخانه اتومبیل بدنه های خودرو لایه به لایه رنگ می شوند . در هر شیفت نمونه هایی از بدنه ها انتخاب و ضخامت رنگ آنها اندازه گیری می شود. مشکلات ضخامت رنگ سبب ایجاد عیوب مختلفی می شود. بطور سنتی در صنعت پوشش اتومبیل کنترل کیفیت بر اساس بازرسی در جهت کاهش عیوب انجام می شود(2001 .Lou)این دیدگاه که بر اساس بازرسی می باشد. به حل خیلی از مشکلات کیفی کمک می کند ولی این دیدگاه بصورت بعد از رویداد و تولید صورت می گیرد. بنابراین اقدامات بعد از رخ دادن و شناسایی عیوب انجام می شود و مشکلات کیفی نمی توانند در مراحل بعد پیش بینی شوند.

کلمات کلیدی:

رنگ آمیزی ED

صنعت اتومبیل

بهبود کیفیت رنگ

کنترل کیفیت رنگ خودرو

بکارگیری شبکه عصبی در رنگ خودرو

1-1 پیش زمینه تحقیق

بهبود کیفیت رنگ ضامن یافتن ویژگیهای اسپری در مراحل مختلف می باشد که مستلزم ایجاد مدلهای اسپری می باشد. در سالهای گذشته تلاشهای زیادی در مدلسازی اسپری رنگ شده ولی بعلت غیر خطی بودن و پیچیدگی آن پیشرفت زیادی حاصل نشده است(1991 Skormin and Siciliano ) .مدلهای هیورستیک در مدلسازی این فرآیند ها مانند سیستم های خبره ایجادشد (لووهانگ Lou and haung 2003) .

از کارهایی که در زمینه پیش بینی ضخامت رنگ انجام شده می توان از ماتریس ژاکوبین که در سال 2002 توسط Filev ارائه شد (Filve 2002 ) و مدلهای شبکه عصبی که توسط لووهانگ در سال 2002 صورت گرفته است نام برد. این مدلها فرصتی برای مطالعه روی عملیات بصورت وسیع تر و با متغیرهای بیشتری برای بهبودکیفیت فراهم می نمایند .(Li 2004).ماتریس ژاکوبین هم اکنون بصورت موفقیت آمیزی در سیستم کنترل کیفیت رنگ استفاده می شود. این ماتریس بیشتر بر اساس منطق فازی است و از ابراز هوشمند ( RBIC ) استفاده می نماید. هم اکنون ایده ها و مسائل گوناگونی هم بطور موفقیت آمیز توسط شبکه عصبی غیرخطی انجام می شوند.

در کارهای قبلی که توسط شبکه عصبی انجام شده است ورودی ها بصورت محدودتر ارائه شده زیرا در پروسه رنگ آمیزی ، مطالعات آکادمیک و علمی به تنهایی در کنترل فرآیند پاسخگو نمی باشد. از آنجائیکه کسب تجربه در کنترل پروسه بسیار با اهمیت می باشد با مشاوره با متخصان مجرب به این نتیجه رسیدیم که می توان از متغیرهای بیشتری نسبت به کارهای انجام شده قبلی استفاده نمود. در نهایت با مشاوره با اساتید و مدیران باتجربه دست اندرکار متوجه شدیم که باید ضخامت رنگ طوری اندازه گیری شود که میزان خطای اندازه گیری به حداقل برسد. بنابراین می توان گفت که نسبت به کار قبلی ما در اندازه گیری ضخامت رنگ توانسته ایم روش بهتر و دقیقتری را اجرا نمائیم که در بخشهای بعدی به تفصیل به آن اشاره خواهد شد .

درطرح این تحقیق ابتدا معرفی موضوع تحقیق ، اهمیت و ضرورت انجام آن به اختصار تشریح و توجیه گردیده و اهداف تحقیق بیان می گردد. در ادامه مسئله تحقیق و سوالات پیرامون موضوع تحقیق مورد بررسی قرار خواهد گرفت. سپس قلمرو موضوعی و جغرافیایی تحقیق ارائه می گردد و محدودیت های موجود در حین تحقیق اعلام خواهد شد و نهایتاً واژه های عملیاتی مورد استفاده معرفی می گردند.از آنجا که این رساله بر پایه فوق شکل گرفته است در انتهای این فصل ساختار آن ارائه گردیده تا بر اساس آن مطالعه و بررسی پایان نامه به راحتی صورت پذیرد.

فهرست مطالب

فصل اول : طرح تحقیق

مقدمه 2

1-1 پیش زمینه تحقیق 4

1-2 موضوع تحقیق 6

1-3 اهمیت موضوع و لزوم انجام تحقیق 6

1-4 اهداف تحقیق 7

1-5 مسئله تحقیق 7

1-6 سؤالات تحقیق 5

1-7 قلمرو تحقیق 7

1-7-1 قلمرو موضوعی 8

1-7-2 قلمرو جغرافیایی 8

1-7-3 قلمرو زمانی 8

1-8 محدودیت های تحقیق 6

1-9 تعریف عملیاتی واژه ها 9

1-10 ساختار تحقیق 9

فصل دوم :ادبیات و پیشینه تحقیق

مقدمه 12

2-1 جذابیت اتومبیل 14

2-1-1 آماده سازی سطح 15

2-1-2 رنگ آمیزی ED 16

2-1-3 سیلر کاری و پاشش عایق زیر بدنه 17

2-1-4 رنگ آستری 18

2-1-5 رنگ رویه 18

2-1-5-1 تجهیزات رنگ آمیزی 19

2-1-5-2 کابین رنگ 22

2-1-6 عیوب 23

2-1-7 ضخامت رنگ 25

2-1-8 رابطه میان ضخامت رنگ و ایجاد عیوب 26

2-3 کنترل کیفیت 26

2-3-1 روند تحولات مربوط به سیستم کیفیت 30

2-3-3 رابطه کیفیت و بهره وری 33

2-4 فرایند داده کاوی ...

2-4-1 تداخل و ارتباط شبکه عصبی و روشهای آماری ...

2-5 شبکه عصبی 34

2-4-1 شبکه های عصبی چند لایه 36

2-4-2 انواع شبکه های عصبی مصنوعی از نظر برگشت پذیری37

2-4-3 مراحل طراحی شبکه عصبی 38

2-4-4 قاعده فراگیر پرسپترون چند لایه 42

2-5 کاربرد شبکه های عصبی در کنترل 47

2-5-1 اتوماسیون کنترل 47

3-5-2 طراحی کنترل 50

فصل سوم : روش تحقیق

1-3 روش تحقیق 60

2-3 فرآیند تحقیق 61

3-2-1 بررسی اولیه 61

3-2-2 مطالعات نظری 63

3-2-3 طراحی مدل 63

3-2-4 آزمون مدل 64

3-5 نمونه برداری 65

3-6 مدلسازی شبکه عصبی 69

فصل چهارم : تجزیه و تحلیل اطلاعات و ساخت مدل

مقدمه 74

4-1 آماده سازی داده ها 74

4-2 تجزیه و تحلیل اطلاعات با استفاده از شبکه عصبی 74

4-3-3 نتایج پیش بینی خطا با استفاده از شبکه عصبی

4-3-1 محاسبات مربوط به لایه ایر

4-3-2 محاسبات لایه ایر 91

4-3-3 محاسبات مربوط به ضخامت 95

4-4 نتایج پیش بینی خطا بااستفاده از روش اماری رگرسیون

4-4-1 محاسبات لایه ایر ...

4-4-2 محاسبات مربوط به لایه بل ...

4-4-3 محاسبات مربوط به ضخامت ...

4-6 مقایسه و نتیجه گیری 115

4-7 مدل پیشنهادی 118

4-8 جمع آوری داده ها 118

4-9 تجزیه و تحلیل داده 119

4-10 یکپارچه سازی فرآیند کنترل کیفیت رنگ آمیزی خودرو119

4-11 مقایسه دو فرآیند فعلی و مدل پیشنهادی 127

4-11- فرآیند کنونی 127

4-11- مدل پیشنهادی 128

فصل پنجم : نتیجه گیری وپیشنهادات

5-1 نتیجه گیری 133

5-2 پیشنهادات 134

منابع فارسی 183

منابع لاتین 185

پیوست شکل ها 187