تحلیل تابآوری سیستم ها
مشخصات دوره
طول دوره: 18 ساعت
تعداد جلسات: 9 جلسه دو ساعته
زبان برنامه نویسی: در این دوره از زبان برنامه نویسی متلب استفاده می گردد.
مدرس: دکتر مهدی شاداب فر
شرح دوره
در دنیای مهندسی مدرن، پرسشها فراتر از «مقاومت» و «پایداری» رفته و به سؤال حیاتی «تابآوری» رسیدهاند: اگر سیستم دچار شوک شد، چه زمانی و با چه کیفیتی به حالت عادی برمیگردد؟ این دوره آموزشی با رویکردی کاملاً کاربردی و گامبهگام، شما را با مفاهیم مدلسازی تابآوری، از مفاهیم پایه تا معادلات دیفرانسیل و بهینهسازی سیستم آشنا میکند. ما در این دوره، سیستمها را به عنوان ساختارهای پویا با عدم قطعیتهای موجود مدل میکنیم تا بتوانیم رفتار آنها را در بحرانها پیشبینی و مدیریت کنیم.
این دوره برای چه کسانی مناسب است؟
✅ دانشجویان و پژوهشگران مهندسی عمران، مکانیک، برق و صنایع که به تحلیل سیستمها علاقهمندند.
✅ متخصصان مدیریت ریسک و بحران که به دنبال ابزارهای کمی برای ارزیابی تابآوری زیرساختها هستند.
✅ برنامهنویسانی که قصد دارند شبیهسازیهای احتمالاتی (Monte Carlo) و مبتنی بر واقعیت را در پروژههای خود پیادهسازی کنند.
پس از این دوره قادر خواهید بود:
✅ منحنیهای تابآوری را با توابع ریاضی (خطی، نمایی، لجستیک) و معادلات دیفرانسیل (ODE) مدل کنید.
✅ عدم قطعیتها را با شبیهسازی مونت کارلو (Monte Carlo) تحلیل کرده و نمودارهای پوششی احتمالاتی رسم نمایید.
✅ اثرات آبشاری (Cascading Failures) در سیستمهای چندمولفهای را شناسایی و مدلسازی کنید.
✅ با تحلیل حساسیت (Sensitivity Analysis)، پارامترهای بحرانی مؤثر بر تابآوری را شناسایی کنید.
✅ استراتژیهای بازیابی را با در نظر گرفتن محدودیتهای بودجه بهینهسازی کرده و بهترین تصمیم مدیریتی را اتخاذ نمایید.
محتوای دوره
جلسه ۱: مقدمه و مفاهیم پایه تابآوری
۱.۱. مقایسه رویکردهای مختلف طراحی: طراحی بر اساس تنش مجاز، طراحی بر اساس عملکرد و طراحی بر اساس تابآوری
۲.۱. بررسی مفهوم تحلیل تابآوری سیستمها
۳.۱. معرفی مؤلفههای اصلی شاخص تابآوری: استحکام (Robustness)، تدبیر یا کاردانی (Resourcefulness) و سرعت بازیابی (Rapidity)
۴.۱. معرفی منحنی تابآوری و مراحل آن: حالت عادی، وقوع شوک، حالت آسیبدیده و فرآیند بازیابی
۵.۱. رسم و تحلیل یک منحنی تابآوری با فرض روابط خطی در MATLAB
جلسه ۲: مدلسازی ریاضی، توابع بازیابی و تحلیل احتمالاتی
۱.۲. مدلسازی ریاضی افت عملکرد: تابع افت نمایی (Exponential Decay) و نرخ افت عملکرد (λ)
۲.۲. مدلسازی فرآیند بازیابی: مقایسه رویکردهای خطی (Linear)، نمایی (Exponential) و لجستیک (Logistic)
۳.۲. بررسی عدم قطعیت در مدلهای قطعی و ضرورت استفاده از رویکردهای احتمالاتی
۴.۲. مقدمهای بر شبیهسازی مونتکارلو: تولید سناریوهای متعدد با استفاده از متغیرهای تصادفی
۵.۲. تعریف متغیرهای تصادفی در مدل تابآوری: شدت شوک یا رخداد (S)، زمان شروع تعمیر و نرخ بازیابی
۶.۲. پیادهسازی تحلیل احتمالاتی شاخص تابآوری در MATLAB: تولید سناریوهای تصادفی، محاسبه شاخص تابآوری و تحلیل آماری نتایج
جلسه ۳: انتشار خرابی
۱.۳. مفهوم تابآوری در سیستمهای پیچیده و وابسته
۲.۳. مفهوم شکست آبشاری (Cascading Failure) و تأثیر متقابل اجزای سیستم بر یکدیگر
۳.۳. مدلسازی وابستگی بین اجزای سیستم با استفاده از ماتریس مجاورت (Adjacency Matrix)
۴.۳. مدلسازی و پیادهسازی فرآیند انتشار خرابی با استفاده از حلقههای تکرار (While Loops)
۵.۳. حل و تحلیل یک مثال کاربردی از تابآوری سیستم با در نظر گرفتن شکست آبشاری در MATLAB
جلسه ۴: تحلیل حساسیت پارامترهای تابآوری
۱.۴. مفهوم تحلیل حساسیت در ارزیابی تابآوری و کاربردهای آن
۲.۴. تبدیل مدل تحلیل تابآوری به یک تابع قابل ارزیابی و استفاده در تحلیل حساسیت
۳.۴. معرفی شاخصهای کلیدی ارزیابی تابآوری: امید ریاضی تابآوری، انحراف معیار و احتمال شکست
۴.۴. اصول تحلیل حساسیت: شناسایی پارامترهای مؤثر بر خروجی با روش «یکی در هر بار» (One-at-a-Time)
۵.۴. پیادهسازی نمودار تورنادو (Tornado Plot) در MATLAB و تفسیر نتایج با تأکید بر اولویتبندی پارامترهای مؤثر
جلسه ۵: تحلیل تابآوری سیستمهای متشکل از زیرسیستمها (System of Systems: SoS)
۱.۵. مفهوم SoS و اهمیت آن در مدلسازی و تحلیل تابآوری زیرساختها
۲.۵. مفهوم دینامیک عملکرد سیستم و تفاوت آن با انتشار خرابی (Failure Propagation)
۳.۵. قوانین تجمیع عملکرد زیرسیستمها: رویکرد ضربی (Multiplicative) در برابر رویکرد ضعیفترین حلقه (Weakest Link)
۴.۵. مدلسازی پارامترهای مجزا برای هر زیرسیستم: آسیبپذیری، سرعت بازیابی و زمان تأخیر
۵.۵. پیادهسازی و تحلیل تابآوری SoS در MATLAB
جلسه ۶: معادلات دیفرانسیل در مدلسازی تابآوری
۱.۶. ضرورت استفاده از معادلات دیفرانسیل در مدلسازی تابآوری و معرفی مفهوم نرخ تغییرات (Rate of Change)
۲.۶. تعریف حالتهای پایدار، افت عملکرد و بازیابی با استفاده از معادلات دیفرانسیل
۳.۶. فرمولبندی معادله تابآوری بر اساس نرخ تغییرات عملکرد (dQ/dt) در مراحل تخریب و بازیابی
۴.۶. معرفی و مقایسه حلگرهای معادلات دیفرانسیل در MATLAB
۵.۶. تعریف، پیادهسازی و حل یک مسئله تابآوری مبتنی بر معادلات دیفرانسیل در MATLAB
جلسه ۷: بهینهسازی راهبردهای تابآوری
۱.۷. اهمیت بهینهسازی در تحلیل تابآوری: بیشینهسازی تابآوری تحت محدودیت منابع و بودجه
۲.۷. اجزای اصلی یک مسئله بهینهسازی: متغیرهای تصمیم، تابع هدف، قیود و حلگر
۳.۷. تعریف و پیادهسازی یک مسئله بهینهسازی تابآوری در MATLAB با راهبردهای بهبود مانند افزایش سرعت تعمیرات و کاهش زمان تأخیر
۴.۷. معرفی و پیادهسازی روش جستجوی شبکهای (Grid Search) برای حل مسئله بهینهسازی
۵.۷. تحلیل نتایج بهینهسازی و معرفی مسیرهای پژوهشی در حوزه بهینهسازی تابآوری
جلسه ۸: مدلسازی عاملبنیان (Agent-Based Modeling) در تحلیل تابآوری سیستمها
۱.۸. مروری بر محدودیتهای روشهای احتمالاتی کلاسیک، از جمله شبیهسازی مونتکارلو، در مدلسازی سیستمهای واقعی
۲.۸. نقش عوامل انسانی و تصمیمگیرندگان در فرآیند بازیابی و ارتقای تابآوری سیستمها
۳.۸. معرفی مفهوم عامل (Agent) و اصول مدلسازی عاملبنیان در تحلیل تابآوری
۴.۸. تعریف و مدلسازی یک سیستم شهری متشکل از ۲۰ ساختمان با استفاده از رویکرد عاملبنیان
۵.۸. پیادهسازی و تحلیل تابآوری سیستم در MATLAB
جلسه ۹: پروژه نهایی تحلیل تابآوری
۱.۹. طراحی یک چارچوب کلی برای تعریف سیستم، شناسایی اجزا و تحلیل تابآوری
۲.۹. بررسی اثر مقیاس پروژه بر سطح جزئیات و نحوه مدلسازی تابآوری
۳.۹. تعریف یک مسئله واقعی تحلیل تابآوری در مقیاس کلان: شبکه انتقال برق یک منطقه شامل ۳ نیروگاه و ۱۵ شهر
۴.۹. طراحی سناریوهای خرابی، مدلسازی فرآیند افت عملکرد و بازیابی سیستم
۵.۹. پیادهسازی کامل پروژه در MATLAB: از تولید سناریوها و تحلیل سیستم تا محاسبه شاخص تابآوری و رسم نمودارهای نهایی
ثبت نام در دوره
این دوره آموزشی به طور کامل ضبط و ویرایش گردیده است. این مجموعه آموزشی بینظیر را می توانید از لینک زیر تهیه فرمایید.
تهیه دوره آموزشی
سبد خرید