کتاب طراحی ‏سیستم ‏تولید ‏ابری

مقدمه 9
فصـل اول 17
سیر تکاملی سیستم های تولیدی 17
سیر تکاملی سیستم های تولیدی 18
رایانش ابری 21
تعریف رایانش ابری 21
سیر تکاملی رایانش ابری 21
مزایای اصلی رایانش ابری 23
ویژگی های اساسی رایانش ابری 24
خدمات مبتنی بر درخواست 24
دسترسی گستردهی شبکه 24
ادغام منابع 24
انعطاف پذیری سریع و درجا 25
سرویسهای اندازه گیری 25
شکل های مختلف سرویس دهی رایانش ابری 26
نرم افزار به عنوان سرویس 26
بستر ابری به عنوان سرویس 26
زیرساخت ابری به عنوان سرویس 26
شکل های مختلف آماده سازی رایانش ابری 27
ابر خصوصی 27
ابر گروهی 27
ابر عمومی 27
ابر آمیخته 27
طراحی و تولید ابری 28
چالش های طراحی ابری 29
چالش در تولید ابری 31
اثرات بالقوه طراحی و تولید ابری 32
مدل مرجع برای CBDM 33
فصـل دوم 37
علم طراحی 37
اهمیت علم طراحی 37
تکنیک طراحی مبتنی بر بدیهیات 38
کاربرد تکنیک طراحی مبتنی بر بدیهیات 41
مدل های تحلیل تصمیم گیری چند معیاره 42
روشهای تصمیم گیری 42
انواع مدلها 43
روشهای حل مدلها 43
مدل های کلان در تصمیم گیری 44
مدل های تحلیل تصمیم 44
سیستمهای چندمعیاره 44
انواع مدل های تصمیم گیری چند معیاره 45
مفاهیم اساسی در تصمیم گیری چند شاخصه 45
محیطهای تصمیم گیری 46
محیط تحت عدم قطعیت 47
منطق فازی 47
تئوری مجموعه ی فازی 48
مفاهیم پایه در فازی 48
عدد فازی مثلثی و ذوزنقه ای 49
متغیرهای کلامی 50
فرایند تحلیل سلسله مراتبی فازی 52
فازی تردیدی 53
عمليات تجمعی فازی تردیدی و کاربردها: 54
فصـل سوم 61
صنعت و بازرگانی 61
شرکت تولیدی لوازم خانگی آلفا 63
بخش های مختلف شرکت آلفا 63
واحد تولید 63
واحدهای فنی مهندسی و اداری 63
واحد بازرگانی 63
واحد فروش و خدمات پس از فروش 64
علت مشکلات موجود در شرکت آلفا 64
راه حل رفع مشکلات شرکت آلفا 65
پیاده سازی سیستم تولیدی ابری در شرکت آلفا 66
بررسی فرایند تولید کولر آبی در شرکت آلفا 66
مواد اولیه اصلی 67
طراحی سیستم تولید ابری کولر آبی با تکنیک طراحی مبتنی بر بدیهیات 68
ارزیابی تأمین کنندگان قطعات کولر آبی با رویکرد فازی تردیدی 70
فصـل چهارم 83
مطالعات داخلی 83
مطالعات خارجی 83
مطالعات کاربردی 89
مطالعات آتی 89
محدودیت های مطالعه 90
منـابع و مآخـذ 91
منابع فارسی 91
منابع غیر فارسی 93

در عصر حاضر، شتاب تغییرات در فناوری و تجهیزات پیشرفته به قدری فزونی یافته است که شتاب در نوآوری محصولات تولید شده از سرعت یادگیری بشر فراتر رفته است. همچنین شرکت های موفق امروزی شرکت هایی هستند که به طور پیوسته برای حل مسائل جدید و ناآشنا، دانش جدید توسط بهترین متخصصان کشف کرده و این دانش را به صورتی هدفمند و نظام یافته در تمامی لایه ها و بخش های مختلف سازمان توسعه داده و به دنبال تبدیل آن به فناوری و محصولات جدید باشند. طی سال های اخیر مسائلی چون شتاب تحولات محیطی، عدم اطمینان به آینده، افزایش هزینه های بزرگ شدن بی اندازه شرکتهای تولیدی و نیز محدودیت های قانونی سبب شده است تا شرکتها در الگوی فکری خود تجدیدنظر کنند. آنها ناگزیرند برای دستیابی به مزیت رقابتی در دنیای کنونی کسب وکار به استراتژی های نوین روی آورند. امروزه رشد سریع فناوری، افزایش سرعت تغییرات در بازار محصولات، رقبا و گسترش مرزهای بازار، تحمیل هزینه های هنگفت استقرار اولیه واحد صنعتی، هزینه آموزش کارکنان با سیستم های جدید و لزوم انجام تغییرات مداوم در سیستم های قدیمی، شرکت های تولیدی را به سوی سازمان های بدون مرز و مشارکتی سوق داده است؛ سازمان هایی با ساختارهای انعطاف پذیر و شبکه های تأمین گسترده که قادر باشند همواره خود را با تغییرات محیط هماهنگ سازند و این خود مستلزم قابلیت دسترسی آسان و سریع سازمان به منابع موردنیاز همچون نیروی انسانی متخصص، دانش فنی و فناوری پیشرفته، تجهیزات سخت افزاری و برنامه های نرم افزاری مدرن در خارج سازمان است. امروزه نوین ترین رویکرد در بحث سیستم های تولیدی، رویکرد رایانش ابری است که این امر باعث شده تا انواع شرکت های تولیدی با توجه به نتایج حاصل از پیاده سازی آن از جمله کاهش هزینه ها، افزایش بهره وری و . . . به آن سوق نمایند.
سیر تکاملی سیستم های تولیدی
سیستم های تولیدی دستخوش تغییرات بسیاری به علت تغییر در تقاضای بازار و فناوری های نوظهور شده است.
جدول (1-۱) به طور خلاصه سیر تکاملی پارادایم های تولیدی به ترتیب از خطوط مونتاژ به سیستم تولید تویوتا (TPSs)، سیستم تولید انعطاف پذیر، سیستم تولید با قابلیت پیکره بندی مجدد (Koren et al.,1999) (RMSs)، سیستم تولید مبتنی بر وب و عامل (2006,Monostori,Vancza,& Kumara) و سرانجام یک پارادایم بالقوه جدید که با عنوان تولید در بستر رایانش ابری شناخته می شود.
(2014,D Wu,Rosen,Wang,& Schaefer) را نشان میدهد. اولین سیستم تولیدی خط مونتاژ (تولید انبوه) بود و به گونه ای راه اندازی شد که اجزاء به صورت پیوسته و خطی می توانستند به محصول نهایی اضافه شوند که این امر موجب کارایی بالا در زمان و هزینه های تولید محصول گردید.
در سال ۱۹۶۰ برای کاهش هزینه های تولید، سیستم تولید تویوتا (TPSs) که با عنوان تولید بهنگام شناخته شده بود ابداع گردید (1977,Sugimori & Kusunoki).
این سیستم با برخی اصول و قواعد خاص معرفی گردید که منجر به از بین رفتن ضایعات، کاهش زمان انتظار، موجودی و محصولات معیوب شد. در سال ۱۹۸۰ سیستم تولید انعطاف پذیر (FMS) برای انطباق سیستم های تولیدی با تغییرات عملکردی توسعه یافت. مزیت اصلی FMS سهولت و امکان آن برای ایجاد تنوع و تغییر در اجزاء و مونتاژها است. بر اساس مطالعات کارن و دیگران، به منظور انطباق سريع ظرفیت و قابلیت تولید در یک خانواده اجزاء در پاسخ به تغییرات ناگهانی بازار، سیستم تولید با قابلیت پیکره بندی مجدد (RMSs) برای ایجاد تغییر سریع در ساختار و همچنین در اجزاء سخت افزارها و نرم افزارها طراحی شده است (1999,. Koren et al). از ویژگی های کلیدی RMS میتوان به مدولاریتی بودن، جامعیت، سفارشی سازی و قابلیت تبدیل اشاره نمود (,EIMaraghy . 2005)
سیستم های تولیدی که تابه حال معرفی شدند در مقوله سیستم های تولیدی متمرکز با تغییرات قابل توجه در ابزارهای ماشین، لی اوت تولید و مدل های کسب و کار شناخته میشوند. با توسعه اینترنت، سیستم های تولیدی توزیع شده (غیر متمرکز) به منظور انطباق با صنعت به طور فزاینده به انجام می رسند. سیستم تولیدی مبتنی بر وب و سیستم تولیدی مبتنی بر عامل دو رویکرد اصلی برای سیستم های توزیع شده هستند. سیستم های مبتنی بر وب به منظور فراهم کردن یک پلتفرم برای گروه های پراکنده در محدوده جغرافیایی، برای به اشتراک گذاری اطلاعات تولید از معماری کلاینت
سرور همراه با اینترنت یا یک مرورگر وب استفاده می کند (2004,Wang,Shen,& Lang). بدین ترتیب با افزایش پیچیدگی ساختاری و عملیاتی سیستم های تولید مبتنی بر وب، سیستم های تولیدی مبتنی بر عامل منجر به بهبود عملکردهای محاسباتی و عوامل ارتباطی، با استفاده از عامل ها می شوند. (2006,Shen,Hao,Yoon,& Norrie).
سیستم های تولیدی مبتنی بر عامل از عامل هایی همچون سلولهای تولیدی، ابزارهای ماشین و روبات ها تشکیل شده است که نشان دهنده استقلال و رفتار هوشمند سیستم مانند جستجو، استدلال و قدرت یادگیری است.
به عنوان مثال یک عامل حل مسائل مستقل، قادر به تصمیم گیری و تعامل با سایر عامل ها و محیط خودش است (2006,. Monostori et al).

تعریف رایانش ابری
رایانش ابری مدلی است برای فراهم کردن دسترسی آسان بر اساس تقاضای کاربر از طریق شبکه به مجموعه ای از منابع رایانشی قابل تغییر و پیکربندی (مثل: شبکه ها، سرورها، فضای ذخیره سازی، برنامه های کاربردی و سرویس ها) که این دسترسی بتواند با کمترین نیاز به مدیریت منابع و یا نیاز به دخالت مستقیم فراهم کننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد (رها) گردد. این مدل ابری از در دسترس بودن پشتیبانی کرده و از پنج ویژگی اساسی(سلف سرویس درخواستی، دسترسی گسترده به شبکه، ادغام منابع، انعطاف پذیری سریع و در جاها، سرویس های اندازه گیری شده)، سه شکل ارائه (نرم افزار به عنوان سرویس، بستر ابری به عنوان سرویس و زیرساخت ابری به عنوان سرویس) و چهار شكل آماده سازی ابر خصوصی، ابر گروهی، ابر عمومی و ابر آمیخته) ترکیب یافته است.
سیر تکاملی رایانش ابری
پیدایش مفاهیم اساسی رایانش ابری به دهه ۱۹۶۰ بازمی گردد. زمانی که جان مک کارتی ۲۵ اظهار داشت که «رایانش ممکن است روزی به عنوان یکی از صنایع همگانی سازماندهی شود». تقریبا تمام به دهه ویژگی های امروز رایانش ابری (تدارک الاستیک، ارائه به صورت یک صنعت همگانی، برخط بودن و توهم دسترسی به عرضه نامحدود) به همراه مقایسه با صنعت برق و شکل های مصرف عمومی و خصوصی و دولتی و انجمنی را پارک هیل داگلاس در کتابی که با عنوان «مشکل صنعت همگانی رایانه» در سال ۱۹۶۶ مورد بررسی قرار داد. واژه ی ابر در واقع برگرفته از صنعت تلفن است؛ به این گونه که کمپانی های ارتباطات راه دور که تا دههی ۱۹۹۰ تنها خطوط نقطه به نقطه ی اختصاصی ارائه می کردند، شروع به ارائه ی شبکه های خصوصی مجازی با کیفیتی مشابه و قیمت های کمتر نمودند. نماد ابر برای نمایش نقطهی مرزی بین بخش هایی که در حیطه ی مسئولیت کاربر هستند و آنهایی که در حیطه ی مسئولیت عرضه کننده بکار گرفته می شد. رایانش ابری مفهوم ابر را به گونه ای گسترش میدهد که سرورها را نیز علاوه بر زیرساخت های شبکه در برگیرد(1993,IETF).
سایت آمازون با مدرن سازی مرکز داده ی خود نقش مهمی را در گسترش رایانش ابری ایفا کرد. بعد از حباب دات کام آنها دریافتند که با تغییر مرکز داده های خود که مانند اغلب شبکه های رایانه ای در بیشتر اوقات تنها از ۱۰٪ ظرفیت آن استفاده می شد و مابقی ظرفیت برای دوره های کوتاه اوج مصرف در نظر گرفته شده بود، با معماری ابر می توانند بازدهی داخلی خود را بهبود بخشند. آمازون از سال ۲۰۰۶ امکان دسترسی به سامانه ی خود از طریق وب سرویس های آمازون را بر پایه رایانش همگانی ارائه کرد (2006,Hof) . در سال ۲۰۰۷، گوگل و آی بی ام به همراه چند دانشگاه فعالیت های مطالعاتی در مقیاسی بزرگ را در زمینه رایانش ابری آغاز نمودند (2007,Lohr).
در اواسط سال ۲۰۰۸ شرکت گارتنر متوجه وجود موقعیتی در رایانش ابری شد که برای شکل دهی ارتباط بین مصرف کنندگان خدمات فناوری اطلاعات، بین آنهایی که این سرویس ها را مصرف می کنند و آنها که این سرویس ها را می فروشنده به وجود می آید (2008,Schurr).
در انجمن گرجستان در سال ۲۰۱۲ طراحی و تولید ابری (CBDM) در ابتدا توسط داژونگ وو، دیوید روزن، و درک شافر به منظور تبیین الگوی جدیدی برای تولید دیجیتال و نوآوری در طراحی سیستم تولیدی ابداع شد (2014,Dazhong Wu).
در سال ۲۰۱۴ دو کتاب با عنوان “طراحی و تولید در بستر رایانش ابری” و “توسعه تولید اجتماعی ” برای اولین بار توسط درک شافر در مجله اشپرینگر چاپ و منتشر گردید.
مزایای اصلی رایانش ابری
در رایانش ابری، کاربر می تواند در زمان نیاز، میزان منابع مورداستفاده را کاهش یا افزایش دهد. سایر مزایا به شرح ذیل است (شفایی تنکابنی، ۱۳۹۳).
هزینه: ادعا می شود که این فناوری، هزینه ها را به میزان زیادی کاهش میدهد و هزینه ی سرمایه ای را به هزینه عملیاتی تبدیل می کند. این به ظاهر موانع ورود به بازار را کاهش میدهد، زیرا رایانش ابری، مشتریان را از مخارج سخت افزار، نرم افزار و خدمات و همچنین از درگیری با نصب و نگهداری نرم افزارهای کاربردی به شکل محلی می رهاند. همچنین هزینه ی توسعه ی نرم افزاری را کاهش داده و فرایند را مقیاس پذیرتر می نماید.
•عدم وابستگی به دستگاه و مکان: کاربران می توانند در هر مکان و با هر دستگاهی (مثل PC یا تلفن همراه) به وسیله ی یک مرورگر وب از طریق اینترنت به سامانه ها دسترسی داشته باشند.
• چند مستأجری: این ویژگی امکان به اشتراک گذاری منابع و هزینه ها بین گروهی از کاربران را به وجود می آورد و بدین وسیله موارد زیر را امکان پذیر می سازد:
متمرکز سازی زیرساخت ها در مکان هایی با هزینه کمتر (مثل مکان هایی با هزینه ی برق یا قیمت زمین کمتر)، افزایش به کار گیری و کارایی برای سامانه هایی که در اغلب مواقع بیش از ۱۰ تا ۲۰ درصد به کار گیری نمی شوند.
• قابلیت اطمینان: در صورتی که از سایت های چندگانه استفاده شود، قابلیت اطمینان افزایش می یابد.
• سنجش پذیری: کاربران می توانند در زمان تقاضا و به صورت دینامیک منابع را تدارک ببینند و نیازی به تدارک پیشین برای زمان های حداکثر بار مصرف منابع نیست. منابع در رایانش ابری باید قابل اندازه گیری باشند و لازم است که میزان مصرف منابع برای هر کاربر و هر منبع بر اساس واحدهای ساعتی، روزانه، هفتگی، ماهانه اندازه گرفت.
•. امنیت: به دلیل تمرکز داده ها و منابع امنیتی بیشتر و پیچیده تر، امنیت افزایش می یابد. اما نگرانی ها به دلیل از دست دادن کنترل روی داده های حساس همچنان پابرجاست. امنیت در رایانش ابری اغلب بیشتر یا برابر با سیستم های سنتی است، زیرا ارائه دهندگان رایانش ابری به منابع اختصاصی امنیتی دسترسی دارند که بیشتر مشتریان از عهده ی خرید این منابع برنمی آیند.
•. نگهداری: به دلیل عدم نیاز به نصب برنامه های کاربردی برای هر کاربر، نگهداری آسان تر و با هزینه کمتر انجام می شود. شرکت هایی که سکوهای خودشان را پیاده سازی و اجرا می کنند، باید زیرساخت های سخت افزاری و نرم افزاری خودشان را خریداری و نگهداری نمایند و کارمندانی را برای مراقبت از سیستم استخدام کنند. همه ی این کارها می تواند
پرهزینه و زمان بر باشد. در حالی که رایانش ابر نیاز به انجام این کارها را از میان می برد. هر دستگاه ساده که توانایی اتصال و برقراری ارتباط با سرور را داشته باشد، برای استفاده از خدمات رایانش ابر کافی است و می تواند نتایج را با دیگران به تشریک مساعی بگذارد.
ویژگی های اساسی رایانش ابری
خدمات مبتنی بر درخواست
مشتری می تواند در صورت نیاز به امکانات رایانشی بیشتر مانند سرور و یا فضای ذخیره سازی، به صورت خودکار و بدون نیاز به دخالت انسان، این امکانات را از طریق ارائه دهندگان خدمات ابری دریافت کند (شفایی تنکابنی، ۱۳۹۳).
دسترسی گستردهی شبکه
امکانات رایانشی بر روی شبکه قراردارند و از طریق مکانیزم های استانداردی که از انواع سیست عامل های ناهمگون (مانند تلفن همراه، لپ تاپ و دستیارهای شخصی الکترونیکی یا PDA پشتیبانی می کنند، قابل استفاده هستند.
ادغام منابع
ارائه دهندگان خدمات ابری، منابع رایانشی را با استفاده از مدل چند مستاجره ادغام کرده تا بتوانند به انواع مصرف کنندگان سرویس دهی کنند. این مدل، منابع مختلف فیزیکی و مجازی را به طور پویا و با توجه به تقاضای مصرف کنندگان به آنها اختصاص می¬دهد. حالتی از عدم وابستگی به مکان وجود دارد که در آن مشتری معمو کنترل یا اطلاعی دربارهی محل دقیق فیزیکی از منابع فراهم شده را ندارد؛ ولی ممکن است در سطوح بالاتر انتزاعی بتواند محل را تعیین کند(مثل کشور، استان یا مرکز داده). برای نمونه منابع شامل فضای ذخیره سازی، توان پردازشی، حافظه، پهنای باند شبکه و ماشین – های مجازی می باشند.
انعطاف پذیری سریع و درجا
می توان منابع را به سرعت و به صورت انعطاف پذیر و در بعضی موارد به صورت خودکار گسترش داد و آزاد کرد(از نظر مقیاس). از دید مشتری، امکانات منابع) همیشه در دسترس است و اغلب نامحدود به نظر رسیده و او می تواند در هر زمان و به هر مقدار که می خواهد منابع بیشتری را خریداری کند.
سرویسهای اندازه گیری
سیستم های ابری، منابع را به طور خودکار کنترل و بهینه می کنند. این کار با به کار گیری توانایی اندازه گیری (معمولا از طریق مدل پرداخت به ازای استفاده در سطحی از تجرید که مناسب گونه ی آن سرویس (مثل فضای ذخیره سازی، توان پردازشی، پهنای باند و تعداد کاربران فعال است انجام می شود. میزان استفاده از منابع می تواند به شکلی شفاف هم برای مشتری و هم برای ارائه کننده زیر نظر گرفته، کنترل شده و گزارش داده شود.

شکل های مختلف سرویس دهی رایانش ابری
نرم افزار به عنوان سرویس
امکاناتی که برای مشتری فراهم شده است، در حقیقت برنامه های کاربردی اجراشده بر روی زیرساخت ابر است که توسط ارائه دهنده ی ابری فراهم شده است. این برنامه های کاربردی توسط کلاینت های مختلف از طریق یک رابط کاربری
همچون مرورگر وب (مانند وب میل) در دسترس است. مشتری به جز تنظیمات محدود پیکربندی های برنامه در سطح کاربر، سایر تجهیزات مانند زیرساخت ابری، شبکه، سرورها، سیستم های عامل، فضای ذخیره سازی زیرین یا حتی نرم افزار کاربردی را نمی تواند مدیریت یا کنترل کند.
بستر ابری به عنوان سرویس
امکان دارد که مشتری برنامه های کاربردی ساخته شده یا خریداری شده توسط خود را بر روی زیرساخت ابری قرار دهد. این برنامه ها با استفاده از زبانهای برنامه نویسی و ابزارهایی که توسط ارائه دهنده پشتیبانی می شوند ساخته شده اند. یک مشتری، زیرساخت ابری، شبکه، سرورها، سیستم های عامل، فضای ذخیره سازی زیرین یا حتی نرم افزار کاربردی را مدیریت یا کنترل نمی کند؛ اما بر روی برنامه های کاربردی مستقر (نصب شده بر روی سرور و همچنین پیکربندی محیط
میزبانی(هاست) کنترل دارد.
زیرساخت ابری به عنوان سرویس
امکاناتی که برای مشتری فراهم می شود، شامل توان پردازشی، فضای ذخیره سازی، شبکه ها و دیگر منابع پایهای رایانشی است؛ به گونه ای که مشتری می تواند نرم افزار دلخواه خود را (شامل سیستمهای عامل و برنامه های کاربردی) بر روی آنها قرار داده و اجرا کند. یک مشتری، زیرساخت ابری را مدیریت یا کنترل نمی کند ولی بر روی سیستم های عامل، فضای ذخیره سازی، برنامه های قرارداده شده توسط خود کنترل دارد.
شکل های مختلف آماده سازی رایانش ابری
ابر خصوصی
در این مدل، زیرساخت ابری تنها برای یک سازمان کار می کند و ممکن است توسط خود سازمان یا شرکتی دیگر مدیریت شود. همچنین محل فیزیکی آن می تواند درون یا بیرون سازمان قرار داشته باشد (2012,Westphall) .
ابر گروهی
در این مدل، زیرساخت ابری بین چند سازمان به اشتراک گذاشته شده و یک گروه مشخص که وظیفهای مشترک (مانند مأموریت، نیازهای امنیتی، سیاست گذاری و ملاحظات قانونی دارند را پشتیبانی می کند. این ابر می تواند توسط این سازمانها با یک شرکت دیگر مدیریت شود و همچنین محل فیزیکی آن می تواند درون یا بیرون سازمان قرار داشته باشد.
ابر عمومی
در این مدل، زیرساخت ابری برای عموم یا برای دسته بزرگی از مشتریان در دسترس است و مالک آن سازمانی است که این خدمات ابری را می فروشد.
ابر آمیخته
در این مدل، زیرساخت ابری آمیزه ای است از دو یا چند ابر(خصوصی، گروهی یا عمومی) که هرکدام ویژگی های یکتای خود را نگه می¬دارند ولی به وسیله¬ی فناوری های استانداردشده یا انحصاری که داده ¬ها و برنامه های کاربردی را جابجا پذیر(پرتابل) می کند، به یکدیگر متصل شده اند. بر اساس این تعاریف و برای درک بهتر، شکل شماره (1-۱) می تواند یاری بخش باشد (,Westphall . 2012)