مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

ارائه چارچوب تصمیم‌گیری مبتنی بر شاخص‌های مهندسی نوین و روش CRITIC-TOPSIS برای انتخاب روش کنترل ترتیبی پنوماتیک: روش‌های آبشاری و ثبات شیفت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، کرمان، ایران
10.22034/ijme.2026.594322.2213
چکیده
انتخاب بین روش‌های آبشاری و ثبات شیفت در طراحی مدارهای ترتیبی پنوماتیک، همواره یکی از چالش‌های اصلی اتوماسیون صنعتی است. در این مقاله، یک چارچوب تصمیم‌گیری کمی و بدون سوگیری برای مقایسه عینی این دو روش ارائه شده است. برای این منظور، چهار مدار مختلف با استفاده از نرم‌افزار FluidSIM شبیه‌سازی و بر روی دو سناریوی صنعتی متفاوت مونتاژ و بسته‌بندی پیاده‌سازی گردیدند. پارامترهای مؤثر نظیر فشار کاری، ابعاد سیلندرها، دبی شیرها و قطر شلنگ‌ها به‌طور ثابت در نظر گرفته شد. در این پژوهش، علاوه بر محاسبه هزینه‌های تجهیزات، نصب، مصرف هوا و افت فشار، شاخص‌های جدیدی با عناوین پیچیدگی، نصب، قابلیت نگهداری و اقتصادی تعریف گردید. برای وزن‌دهی عینی معیارها از روش CRITIC و برای رتبه‌بندی نهایی مدارها، با به‌کارگیری الگوریتم TOPSIS استفاده شد. نتایج حاصل از محاسبات نشان داد که مصرف هوای فشرده در هر چهار مدار کاملاً یکسان (۱.۶۲ لیتر در هر سیکل) بوده، بنابراین هزینه انرژی به‌طور قطع نمی‌تواند ملاک انتخاب در نظر گرفته شود. بر اساس نتایج CRITIC، شاخص‌های مربوط به قابلیت نگهداری و اقتصادی به‌عنوان مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار شناسایی شدند. در توالی مونتاژ، بهترین عملکرد توسط این روش آبشاری با صرفه‌جویی حدود ۲۵۰ دلاری و سادگی نگهداری، امتیاز کامل ۱.۰۰۰ را کسب کرد. در توالی پیچیده‌تر بسته‌بندی نیز، روش آبشاری با امتیاز ۰.۹۱۷ نسبت به روش ثبات شیفت با امتیاز ۰.۰۷۳ به‌عنوان گزینه برتر شناخته شد. دستاورد اصلی این مقاله، ارائه شاخص‌های مهندسی جدید و مدل تصمیم‌گیری مبتنی بر داده است که انتخاب روش بهینه کنترلی را بدون نیاز به قضاوت‌های تجربی ممکن می‌سازد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Providing a decision-making framework based on modern engineering indicators and the CRITIC-TOPSIS method for selecting a pneumatic sequential control method: Cascade and shift register methods

نویسنده English

Behnam Akhoundi
Department of Mechanical Engineering, Sirjan University of Technology, Sirjan, Kerman, Iran
چکیده English

The choice between the Cascade and Shift Register methods for designing pneumatic sequential circuits is a major challenge in industrial automation. This paper presents a quantitative and unbiased decision-making framework for the objective comparison of these two methods. Four distinct circuits were simulated using FluidSIM software and implemented in two industrial scenarios: an assembly cell and a packaging cell. Influential parameters, including working pressure, cylinder dimensions, valve flow rates, and hose diameters, were kept constant. Beyond calculating equipment and installation costs, air consumption, and pressure drop, novel indices—covering complexity, installation, maintainability, and economics—were defined. The CRITIC method was employed for the objective weighting of criteria, and the TOPSIS algorithm was utilized for the final ranking of the circuits. The calculations revealed that compressed air consumption was identical across all four circuits (1.62 L per cycle); consequently, energy cost cannot be considered a selection criterion. Based on the CRITIC results, maintainability and economic indices were identified as the most influential factors. In the assembly sequence, the Cascade method achieved the best performance, securing a full score of 1.000 due to approximately $250 in cost savings and ease of maintenance. In the more complex packaging sequence, the Cascade method outperformed the Shift Register method with a score of 0.917 compared to 0.073. The main contribution and achievement of this paper is the introduction of novel engineering indices and a data-driven decision-making model, enabling the optimal selection of control methods for production lines without relying on empirical judgments.

کلیدواژه‌ها English

Pneumatic sequential control
Cascade method
Shift Register method
novel engineering indices
multi-criteria decision making

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 24 شهریور 1405