با وجود اینکه سالهاست دانشمندان و مهندسین با مساله بهینه سازی توابع گسسته روبرو بوده اند، اما تا کنون هیچ روش تحلیلی جامعی برای حل مسایل بهینه سازی گسسته چند بعدی ارایه نشده است. تمامی روشهایی که تاکنون گزارش شده اند به صورت الگوریتم هستند. در مسایل بهینه سازی گسسته یک بعدی نیز تا کنون هیچ روش تحلیلی که بتواند تمام ماکزیمم ها و مینیموم های نسبی یک تابع گسسته را بیابد ارایه نشده است. در این مقاله برای اولین بار یک روش تحلیلی جامع برای حل مسایل بهینه سازی گسسته چند بعدی و دارای چند مینیموم و ماکزیمم ارایه گردیده است. در اینجا ابتدا به معرفی روش و اثبات ریاضی آن پرداخته و سپس اعتبار آن را با چند مثال و شبیه سازی کامپیوتری نشان خواهیم داد.

در این کار از مزایای استفاده همزمان از رویکرد بیوریفاینری و بهینه سازی برای دست یابی به کارایی فرآیند کل مطلوب استفاده شد. ابتدا از فرآیند تغییر pH قلیایی کمک شده با التراسونیک و بهینه سازی آن به منظور کمک به بیشینه کردن درصد بازدهی استخراج و شاخص سفیدی پروتئین های عضله فانوس ماهی گونه B. pterotum استفاده شد. استراتژی بهینه انتخاب شده با مشخصات بدین شرح؛ نسبت حلال به جامد ml g-1 6، pH انحلال 5/11، توان التراسونیک W 310 ؛ و pH ترسیب 8/5 و با مطلوبیت 84/0؛ بازدهی 53 درصد و شاخص سفیدی 81/76 را ارائه کرد. از این پروتئین در ترکیب با کلاژن هیدرولیز شده در تهیه ژل های حرارتی استفاده شد. نتایج نشان داد ژل حاصل از پروتئین ایزوله نیروی شکست و تغییر شکل را به ترتیب در حدود 123 g و 12/10 میلی متر ارائه کرد. افزودن کلاژن هیدرولیز شده سبب بهبود نیروی شکست (تا سطح 2% وزنی/وزنی) و مقدار تغییر شکل (تا سطح 10% وزنی/وزنی) شد. کلاژن هیدرولیز شده همچنین تا حدودی بر ویژگی های رنگ و شاخص سفیدی و همچنین بر ظرفیت نگهداری آب در ژل ها اثر مثبت داشت. بنابراین می توان عنوان کرد با اتخاذ یک تکنیک جدید استخراج مثل التراسونیک در کنار فرآیند تغییر pH و متعاقبا بهینه سازی آن و همچنین استفاده از رویکرد بیوریفانری به منظور استفاده همزمان از پروتئین های عضله و بافت پیوندی موجود در زیست توده ماهی؛ می توان گامی مهم در جهت حرکت به سمت scale-up (صنعتی کردن مقیاس تولید)کردن فرآیند برداشت.

یکی از معیار های بهبود و ارتقا روش های بهینه سازی تلاش در کاهش تعداد محاسبات تابع هدف می باشد. تحقیقات زیادی از جمله مطالعات Gholizadeh (2018) در این راستا می باشد. در این مقاله برای افزایش سرعت همگرایی روش های فراکاوشی، ایده هدایت گری گروه نخبه جمعیت، در کنار استفاده از راهنمایی یک ذره برتر، به عنوان یک شیوه نوین معرفی می شود. هرچند که این ایده می تواند در کلیه روش های بهینه سازی فراکاوشی مبتنی بر جمعیت استفاده گردد. برای نشان دادن میزان کارایی روش ذرات نخبه، بر روی یکی از روش های بنیادین فراکاوشی به نام روش بهینه سازی توده ذرات، ارایه شده توسط Eberhart (1995) اعمال شده و عملکرد آن را بهبود بخشیده است. روش اصلاح شده توده ذرات برمبنای جایگزین نمودن ذرات ضعیف جمعیت با تعدادی نمونه که مشابه بهترین ذره جمعیت ساخته می شوند، می تواند با تعداد تکرار کم تر، همگرایی مناسبی به پاسخ نهایی داشته باشد. در این تحقیق، برای نشان دادن کارایی الگوریتم پیشنهاد شده، چهار مسیله محک بهینه سازی سازه های خرپایی دو و سه بعدی ارایه شده اند و نتایج روش اصلاح شده توده ذرات با نتایج تعدادی از الگوریتم های پیشین مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده برتری الگوریتم پیشنهادی نسبت به سایر الگوریتم ها می باشد.

محاسبه وزن مواد بار کوره های ذوب، اغلب از راه موازنه جرم ساده عناصر آلیاژی در مواد ورودی و مذاب خروجی انجام می شود. اما در فرایندهای ذوب، پیچیدگی ها و پدیده های گوناگونی هست که اغلب در محاسبات موازنه جرم نادیده گرفته می شود و سبب عدم اطمینان در محاسبه بار کوره می گردد. خطای محاسبه، باعث اصلاح چندباره ذوب، تأخیر در تخلیه، افزایش هزینه و کاهش کیفیت مذاب می شود. در پژوهش حاضر تلاش بر این بوده که پیچیدگی ها و جنبه های مهم مساله ذوب، که اغلب نادیده گرفته شده، در کوره شناسایی و در یک مدل ریاضی مناسب درنظر گرفته شود. هدف پژوهش حاضر توسعه مدلی است، که نه تنها وزن مواد اولیه برای ترکیب شیمیایی ذوب هدف را بهینه سازی کند، بلکه هدررفت ناهمگن عناصر آلیاژی، ناخالصی های غیرفلزی مواد بار، و اصلاح ذوب اولیه در کوره را نیز درنظر بگیرد. این مقاله، یک مدل بهینه سازی استاندارد و یک الگوریتم حلقه ی تکرار برای موازنه جرم غیرخطی مساله ذوب ارایه می کند. یک مساله ذوب آلیاژ برنج با 7 عنصر آلیاژی و 8 نوع مواد بار در مقیاس صنعتی طرح و بررسی گردید، تا کارکرد مدل را مورد آزمایش قرار دهد. نتایج عددی مدل کسر وزنی مواد اولیه، و وزن و ترکیب شیمیایی ذوب اصلاح شده را با کمترین هزینه مواد نشان می دهد. تحلیل بهینه بودن جواب، تایید کرد که کمترین مقدار هزینه به دست آمده است. مدل استاندارد غیرخطی، ابزاری قابل اعتماد و سریع برای بهینه سازی هزینه و محاسبه بار کوره است که پتانسیل های قابل توجهی برای کاهش هزینه و تسهیل اتوماسیون صنعتی فرایند ذوب ایجاد می کند.

در این مقاله روشی دو مرحله ای برای بهینه سازی گسسته شبکه های آبرسانی ارایه شده است. این روش از دو مرحله تشکیل شده است. در مرحله اول مساله بهینه سازی شبکه ها از طریق روش تابع تاوانی بصورت مساله بهینه سازی نامقیدی از نوع پیوسته فرمولبندی و متعاقبا با استفاده از برنامه بهینه سازی ریاضی موسوم به DOT برای بدست آوردن جواب پیوسته آن حل شده است. در مرحله دوم برنامه دیگری موسوم به DOC که از روش شاخه و کران استفاده می کند برای بدست آوردن جواب گسسته مساله مورد نظر بکار گرفته شده است. در مرحله دوم از دو استراتژی مختلف برای بدست آوردن جواب بهینه گسسته استفاده شده است. در استراتژی اول، موسوم به محلی، فضای جستجو به کرانهای بالا و پایین جوابهای پیوسته بدست آمده در مرحله اول محدود شده در حالیکه در استراتژی دوم این محدودیت حذف شده است. روش ارایه شده با صرف زمان محاسباتی کمتر قادر به تولید نتایجی قابل مقایسه با روشهای پیچیده تر ارایه شده در زمینه بهینه سازی شبکه های آبرسانی است. قابلیتهای روش با حل سه مثال نمونه در زمینه طراحی بهینه شبکه های آبرسانی بررسی و نتایج حاصل ارایه شده است.

امروزه بهینه سازی یکی از موضوعات مهم در علوم مهندسی و صنعت بوده و برای رقابت در عرصه طراحی و تولید، استفاده از این روش در طراحی تمامی قطعات مکانیکی امری حیاتی است. از این رو می بایست به دنبال طرحی بهینه بود که در عین سادگی، امکان تولید داشته باشد. در صنایع هوافضا دو مساله وزن و عمر قطعات بسیار حائز اهمیت هستند و از آنجایی که گیربکس یکی از مهم ترین بخش ها در سیستم پیشرانه هلیکوپتر می باشد مساله بهینه سازی وزن و اطمینان از استحکام خستگی آن از اهمیت دوچندان برخوردار می شود. طرح های موجود بیشتر بر مبنای یکی از این اهداف ارائه شده اند اما در واقع طرحی بهینه خواهد بود که هدف های مختلف را در بر گیرد. از این رو در این مقاله، مقادیر مناسب پارامترهای طراحی شامل مدول عمودی و عرض چرخدنده های گیربکس اصلی هلیکوپتر سیکورسکی ASH-3D با استفاده از بهینه سازی چندهدفه گسسته- پیوسته ترکیبی در جهت طراحی بهینه گیربکس از نظر کاهش وزن، افزایش ضریب اطمینان کمینه و کاهش اختلاف ضرایب اطمینان بیشینه و کمینه مجموعه چرخدنده ها تعیین شده و در نهایت نیز نتایج با طرح تولیدشده توسط سیکورسکی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده در بهینه سازی تک هدفه حاکی از کاهش 27.24 درصدی جرم چرخدنده های طرح بهینه در مقایسه با گیربکس صنعتی به کاررفته در هلیکوپتر سیکورسکی ASH-3D می باشند. نتایج بهینه سازی های دوهدفه و سه هدفه نیز به صورت جبهه پارتو ارائه شده اند و جواب هایی با حالت های حدی به عنوان نمونه آورده شده اند.

در این تحقیق از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی صفحات استفاده شده است. از آنجا که الگوریتم ژنتیک در اساس برای بهینه سازی مسایل گسسته ابداع شده، برای حل مسایل پیوسته، به روشی برای گسسته سازی فضای جستجو نیاز است. در این مقاله روش جدیدی برای گسسته سازی فضای جستجوی پیوسته ارایه شده که در آن تدقیق گسسته سازی به طور خودکار انجام می شود. روش پیشنهادی امکان رسیدن به جوابهای بهتر را با صرف هزینه های محاسباتی بیشتر فراهم می نماید. با به کارگیری روش گسسته سازی ارایه شده و الگوریتم ژنتیک، مساله بهینه سازی برای گروهی از توابع شناخته شده در این زمینه تحقیقاتی حل و نتایج به دست آمده ارایه شده است. تاثیر پارامترهای روش، با ارایه جداول و نمودارهایی بررسی شده و در نهایت طرح بهینه صفحه تنش مسطح ارایه و نتایج به دست آمده از روش ارایه شده، با نتایج روشهای دیگر مقایسه شده است.

جانمایی جنبه ای مهم از طراحی کارخانه است و به طور مستقیم بر ملاحظات ایمنی و هزینه های ارتباطی ایستگاه های تولیدی تاثیر می گذارد. مسائل جانمایی تجهیزات معمولا با یکی از دو رویکرد سلسله مراتبی یا یکپارچه، فرمول بندی می شوند. در رویکرد سلسله مراتبی، مساله جانمایی پس از فازهای طراحی فرآیند و عملیات کارخانه بررسی می شود، درحالی که در رویکرد یکپارچه به طور هم زمان با فازهای طراحی فرآیند و عملیات تحلیل می شود. هدف این پژوهش، ارائه رویکردی جدید با نام گروه های کاندید است. در این رویکرد پس از اتمام فاز طراحی فرآیند و عملیات، طراحان بجای یک نمودار جریان مواد بین ایستگاه ها، چندین نمودار از- به جریان مواد در قالب گروه های کاندید برای ورودی فاز جانمایی ایستگاه ها ارائه می کنند. رویکرد مذکور برای فرمول بندی مسائل جانمایی در کارخانه هایی با تولید گسسته به صورت مدل برنامه ریزی خطی مختلط عدد صحیح توسعه داده شده است. تمام محدودیت های استفاده شده در مدل، خطی در نظر گرفته شده است. ویژگی های این مدل ها شامل، وجود ایستگاه های کاندید، ابعاد متفاوت و متغیر برای ایستگاه ها در هر گروه کاندید، قابلیت چرخش ایستگاه ها و رعایت فواصل ایمنی برای ایستگاه ها هستند. درانتها برای تبیین ویژگی های مدل، مثال هایی بیان شده است. در این پژوهش جواب بهینه در صورتی تغییر می کند که در قالب گروه های کاندید نمودار جریان مواد متفاوتی تعریف شود.

مدل مقدار اقتصادی تولید (EPQ) یکی از مدل های کلاسیک کنترل موجودی است که کاربرد گسترده ای دارد. این مدل دارای فرضیات مختلفی است که استفاده از آن را در شرایط واقعی محدود می کند. هدف این پژوهش توسعه مدل مقدار اقتصادی تولید است و فرض تحویل سفارش با نرخ ثابت و پیوسته را در نظر نمی گیرد، و چنین فرض می کند که سفارش را می توان به صورت بسته های چندتایی تحویل گرفت. در شرایط جدید، هزینه های EPQ محاسبه، و مدل سازی جدید ارایه می شود. همچنین برای محاسبه مقدار بهینه سفارش و نقطه سفارش نیز الگوریتمی ارایه می شود.