مهندسی سیستم های پویا

مهندسی سیستم های پویا را در غالب یک مثال مورد بررسی قرار می دهیم:

سیستمهای مهندسی عمران

(Civil Engineering System):

مهندسی عمران حرفه ای سازنده است . بطور اساسی نقش مهندس عمران نقشی از نوع هماهنگی، برنامه ریزی، طراحی و شکل دهی محیط خانگی و صنعتی بشر است . مهندسین عمران برای سازندگی باید از ر فتار مواد مورد استفاده و مصنوعات ساخته شده تحت شرایط کاری کاملا آگاه باشند . به همین دلیل برنامه آموزشی مهندسان عمران بطور عام بر یادگیری چگونگی رفتار مواد، تحلیل آن و نیز پیشبینی رفتار آنها استوار شده است . آگاهی از علومی همچون مکانیک سازه ها، هیدرومکانیک، مکانیک خاک و تکنیکهای تحلیل رفتار آنها از ویژگیهای اساسی مهندسان عمران است . علیرغم اهمیت و ضرورت آگاهی از چنین علومی، نباید مهندسی عمران را یک حرفه کاملا تحلیلی پنداشت، بلکه در واقع عکس این مطلب صادق است: (تحلیل فقط وقتی اهمیت مییابد که با فرآیند هماهنگی همراه شود).

مهندسان عمران باید بتوانند رفتار پروژه طراحی شده مهندسی عمران را تحت شرایط کاری آن تحلیل و پیشبینی کنند. این کار بطور معمول از طریق ساختن "مدل ریاضی " مناسبی که در بردارنده قوانین معلوم مکانیکی (همچون تعادل، همخوانی ، خواص مواد، پایستاری انرژی و ...) است صورت میگیرد . حل این مدل ریاضی به یافتن مقادیری عددی برای پارامترهای رفتاری (همچون تنشها، تغییرمکانها، جریانها و ...) منجر میشود . فرآیند تحلیل بطور معمول به مجموعه واحدی از نتایج مورد نظر میانجامد که باید آنها را با مقادیر قابل قبول پارامترهای بدست آمده از آیین نامه ها و سایر منابع مقایسه کرد.

بدیهی است که طراحی هر پروژه ای بسیار مشکل تر از تحلیل آن است . البته طراحی پروژه نیز در صورت بازگشت پذیر بودن فرآیند تحلیل - کم و بیش - ساده میشد، که اینگونه نیست . محال است با شروع از مجموعه ای از معیارهای طراحی (همانند آنچه در آیین نامه های مهندسی آمده است ) و بدون نیاز به انجام تصمیم گیریهایی در مورد شکل و ابعاد سازه بتوان بطور مستقیم به طرحی یکتا از سازه یا پروژه مورد نظر رسید که معیارهای طراحی مورد اشاره را تامین کند . برای مثال رعایت مجموعه معیارهای همخوان ی - بجز در موارد بسیار ساده و بدیهی - به طرحی یکتا منجر نمیشود . در حالت کلی تعداد طرحهایی که معیارهای پذیرفتنی بودن طرح را تامین میکنند، بسیار زیاد خواهد بود ; و لذا انتخاب طرحی یکتا مستلزم تصمیماتی است که همه طرحهای جایگزین بجز طرح مورد نظر را حذف میکند . بدین ترتیب مرحله طراحی، برخلاف مرحله تحلیل که امکان گزینش در آن وجود ندارد، در واقع نمایشگر فرآیندی از نوع فرآیند تصمیم گیری است.

در حقیقت همین تصمیم گیریهاست که مرحله طراحی را برای دانشجویان مهندسی عمران مشکل مینمایاند . سؤال اینجاست که چگونه میتوان امکان تصمیم گیری درست و مناسب را برای مهندسان تازه کار فراهم کرد . بدیهی است که تصمیمهای نامناسب - در هر مرحله از مراحل طراحی - سرانجام به طرحی منجر میشود که ساخت آن مشکل یا پرهزینه است و یا اینکه معیارهای پذیرفتنی بودن طرح را تامین نمیکند . آیا میتوان روشهای تصمیم گیری درست را آموزش داد. بسیاری از دوره های دانشگاهی مهندسی عمران تا همین اواخر برخوردی محتاطانه با این سؤال داشته و در نتیجه بجای پرداختن به تصمیم گیری و طراحی، بیشتر بر روی تحلیل تمرکز کردهاند . بسیاری در جهت حمایت از چنین سیاستهایی عقیده دارند که قدرت تصمیم گیری و طراحی مناسب را تنها میتوان از طریق تجربه و آنهم در دفاتر طراحی - و نه در کلاس درس دانشگاه ها - بدست آورد . البته چنین نظری تا حدی درست است، ولی هرگز نباید پنداشت که تجربه عملی تنها راه رسیدن به تصمیم گیری درست است . تکنیکهای کمی بسیار زیاد ی وجود دارند که امکان تصمیم گیری مناسب را بر اساس اصول منطقی فراهم میکنند.

در واقع سیستمهای مهندسی عمران با تکنیکهای تصمیم گیری کمی - قابل استفاده در مراحل مختلف برنامه ریزی، طراحی، اجرا و بهره برداری پروژه های مهندسی عمران - سر و کار دارند. به عبارت دیگر، مهندس سیستمهای عمران، بجای ابعاد تحلیلی بیشتر بر روی ابعاد هماهنگ سازی مهندسی عمران تاکید میکند . البته مهندسی سیستم نیز از همان رهیافت مدلسازی ریاضی مورد استفاده در مرحله تحلیل پروژه های مهندسی عمران استفاده میکند، ولی در این جا، بجای ساختن مدلی ریاضی جه ت تحلیل مساله و یافتن مقادیر پارامترهای رفتاری، از مدل ریاضی دیگری - که حل آن مقادیر پارامترهای طراحی (همچون تعداد، ابعاد و پیکربندی ) را بدست میدهد - استفاده میشود . در واقع مهندسی سیستمهای عمران با چنین مدلهایی سر و کار دارد.

کلمه "سیستم" معانی متفاوتی دا رد و لذا بهتر است قبل از هر چیز معنی این کلمه را به مفهومی که در عبارت "مهندسی سیستمهای عمران " بکار گرفته شده است، تعریف کنیم . کلمه "سیستم" در لغت نامه دقیق آکسفورد به معنی "روش، سازمان، اصول بکار گرفته شده در شیوه ها، (اصول) دسته بندی" معنی شده است. "نظام مند" یکی از مشتقات نزدیک این کلمه است که معانی مختلفی چون "روشمند، مطابق برنامه و نه به صورت اتفاقی و غیرعمدی، دسته بندی شده " برای آن منظور شده است . بر اساس این تعریفها میتوان مهندسی سیستمهای عمران را به منزله مطالعه روشها و شیوه های نظام مند تصمیم گیری در مهندسی عمران دانست. بعبارت دیگر مهندسی سیستمهای عمران را میتوان از طریق عبارت "تصمیم گیری نظام مند در مهندسی عمران" بهتر معنی کرد.

یکی از مشترکات مهم تعریفهای لغتنامه ای، مفهوم کلمات "دسته بندی " و "دسته بندی شده " است . مهندسی سیستمهای عمران با بررسی ساختا رهای ریاضی روشهای تصمیم گیری در زمینه های مختلف مهندسی عمران، حدود ریاضی مشابه را شناسایی و سپس تصمیم گیری را بر اساس این شکلهای مشابه تقسیم بندی میکند . بدین معنی میتوان بین مهندسی سیستمها و مکانیک سازه ها مشابهت هایی یافت . برای مثال تحلیل انواع مختلف ساز ه ها همچون تیرها، صفحات، پوسته ها و نظیر آن - علیرغم تنوع بسیار زیاد آنها - تنها با استفاده از چند تکنیک محدود صورت میگیرد . بررسیهای انجام شده نشان داده است که رفتار این سازه ها - علیرغم تفاوت ظاهری - همانند است . بر این اساس اطلاع کافی از مباحثی چون کشسانی خطی ، نظریه کشسان - خمیری ، نظریه خمیری ونظریه کمانش امکان تحلیل همه این سازه ها را فراهم میکند . بر این اساس، تحلیل سازه ها دانشی دسته بندی شده است . تلاش سیستمهای مهندسی عمران بر دسته بندیهایی از این نوع در زمینه تصمیم گیریهای مهندسی عمران متمرکز شده است . مهندسی سیستمهای عمران ابداع روشهای پایه ای مورد نیاز برای بررسی، تقسیم بندی و حل مسائل مربوط به تصمیم گیری در زمینه مهندسی عمران را برعهده دارد . پیشتر به ایده ای که بر اساس آن نمیتوان جایگزین مناسبی را برای تجربه در زمینه تصمیم گیری خوب پیدا کرد، اشاره کر دیم. این اعتقاد را البته به همراه اصلاحاتی میتوان پذیرفت . برای مثال در مورد مسائلی از نوع بیشینه کردن سود، این امکان وجود دارد که تجربیات موجود در این زمینه را به گونه ای به برخی اصول پایه ای و منطقی مربوط کرد . به عبارت دیگر باید بتوان تجربیات را به صورت چهارچوبها و قالبهایی منطقی درآورد، در غیر این صورت پیروی کورکورانه از تجربیات گذشته به بن بست منجر خواهد شد . سیستمهای مهندسی عمران سعیمیکند تا چهارچوبهایی پایه ای را - نه به منزله جایگزینی برای تجربه بلکه برای افزایش کارآیی آن - به منظور تصمیم گیری درست فراهم کند.

سیستمهای مهندسی عمران به این معنا همین اواخر متولد شده است . در واقع مطالعه نظام مند مسائل تصمیم گیری

تا قبل از جنگ دوم جهانی به صورت عملی وجود خارجی نداشت . در این جنگ نیروهای زمینی و دریایی و هوایی در مقیاس

جهانی وارد عمل شدند . به همین دلیل تدار کات و هماهنگی عملیات تاکتیکی و استراتژیک آنها با مشکلات و مسائل بسیار

زیادی همراه بود . به زودی ناکافی و ناکارا بودن برنامه ریزی هایی که تنها بر اساس تجربیات گذشته استوار شده بود، بر همگان

روشن شد . برای حصول اطمینان از اینکه تولیدات کارخانه های جنگی همه نیا زهای پیشبینی شده را در محل و زمان مناسب

تامین کند، باید از روشهای برنامه ریزی و پیشبینی جدید مبتنی بر اصول ریاضی استفاده میشد . پس از پایان جنگ معلوم شد

که از همین روشها و یا روشهای جدیدتر میتوان برای بازسازی و فعال کردن صنعت زمان صلح نیز استفاده کرد . فعالیتهای

تحقیقاتی صورت گرفته در زمینه روشهای برنامه ریزی در حول و حوش سال 1950 به قدری افزایش یافت که به تولد دانش

ید، با برنامه ریزی، ارزیابی و کنترل Ĥ همانگونه که از نام آن برمی ،OR . منجر شد OR جدیدی موسوم به تحقیق در عملیات یا

سیستمهای عملیاتی (همچون سیستمهای تولیدی و تجارتی ) سر و کار دارد . پس از آن و در سالهای 1960 توجه و تمرکز

بیشتر بر روی روشهای طراحی این سیستمها - بجای بهره برداری از آنها - به تولد دانش دیگری موسوم به "مهندسی

و مهندسی سیستمها هر دو تامین کننده پایه هایی فلسفی و روش شناس ی سیستمهای مهندسی OR . سیستمها " منجرشد

عمران هستند . به عبارت دقیقتر، تصمیم گیری در زمینه طراحی بر عهده مهندسی سیستمها و تصمیم گیری در زمینه برنامه

و مهندسی سیستمها در بسیاری از زمینه ها OR است . از آنجایی که امروزه OR ریزی، اجرا، بهره برداری و مدیریت بر عهده

هم پوشانند، لذا هر دو آنها را میتوان علم تصمیم گیری نظام مند دانست.

در زمینه مسائل مهندسی عمران به OR این نوشتار را باید به منزله مقدمه ای بر موارد استفاده مهندسی سیستمها و

حساب آورد . زیرا که موارد استفاده آنها بسیار گسترده تر از مطالب ارائه شده در این نوشتار است. در این نوشتار تنها روشهایی

از آن حذف گردیده OR که با مسائل مهندسی عمران ارتباط بیشتری دارند، معرفی شده و مطالب دیگر مهندسی سیستمها و

اند. علاوه بر این مطالب مفید دیگری همچون نظریه انبارداری ، نظریه صف و برخی مطالب دیگر نیز به دلیل کمبود جا،

در مهندسی عمران OR مورد بررسی قرار نگرفته اند. بنابراین نوشتار حاضر را میتوان مقدمه ای بر کاربرد مهندسی سیستمها و

دانست. یکی از ویژگیهای مهم روشها و مفاهیم مورد استفاده در سیستمهای مهندسی عمران این است که امکان استفاده از

آنها در زمینه مسائل خارج از حوزه مهندسی عمران به همان ان دازه مسائل مهندسی عمران وجود دارد، و به عبارت دیگر امکان

مطالعه نحوه کار دنیای خارج از حوزه مهندسی عمران را نیز فراهم میکنند . در این مرحله با بازگشت به حوزه مهندسی عمران،

انواع تصمیم گیریهایی را که تبدیل یک ایده را به یک پروژه مهندسی عمران امکان پذیر میکند ، مورد بررسی دقیق قرارمیدهیم.

مراحل پروژه های عمران:

1.برنامه ریزی

2.طراحی

3.ساخت و اجراء (نصب و راه اندازی)

4.بهره برداری

اهمیت نسبی این مراحل با توجه به طبیعت و اندازه پروژه مورد نظر متفاوت خواهد بود، ولی در هر صورت همه این

مراحل را در هر پروژه ساده ای نیز میتوان تشخیص داد . هر یک از مراحل مختلف پروژه های مهمی همچون پروژه احداث

فرودگاه یا تصفیه خانه، فاضلاب و نظیر آن در بردارنده تصمیم گیریهای بسیار زیادی خواهد بود . در اینجا با بررسی تفصیلی هر

یک از مراحل بالا نوع تصمیم گیریهای هر مر حله را مورد بررسی قرار میدهیم . بدین منظور توصیهمیکنیم که خواننده همواره

پروژه بزرگی همچون پروژه فرودگاه یا تصفیه خانه را مدنظر داشته باشد.

1-مرحله برنامه ریزی:

با اینکه مرحله برنامه ریزی را باید قبل از سایر مراحل پروژه مد نظر قرار داد، ولی این مرحله ممکن است با مرحله

طراحی نیز همپوشانی داشته باشد . درمرحله برنامه ریزی، که با ایده ای اجمالی در مورد پروژه مورد نظر آغاز میشود، ایده مورد

نظر از زوایای مختلف مورد بررسی قرار میگیرد . شاید بتوان ادعا کرد مهمترین تصمیماتی که در این مرحله گرفته میشوند،

تصمیماتی هستن د که ضرورت ادامه یا توقف بررسی بیشتر ایده پروژه مورد نظر را تعیین میکنند . بدین منظور باید سؤالات

بسیاری را که برخی از مهمترین آنها در زیر ارائه شده است پاسخ داد:

آیا پروژه واقعا مورد نیاز است

میزان هزینه های پروژه چقدر خواهد بود

منافع حاصل از اجرای پروژه چیست

محل اجرای پروژه کجاست

ابعاد پروژه چقدر است

اجرای پروژه چه تاثیری بر روی محیط زیست خواهد داشت

هزینه های پروژه از کجا تامین میشود

تامین هزینه های پروژه چگونه صورت خواهد گرفت

چه گزینه های جایگزینی وجود دارد

مزایا و معایب این گزینه ها کدامند

بدیهی است که این فهرست را میتوان با سؤالات دیگری کامل کرد . ویژگی همه این سؤالات این است که همه آنها

سؤالاتی کلی ولی در عین حال محتاج پاسخهایی دقیق و تفصیلی اند.

در پروژه های بزرگ، مهندس عمران در مورد همه مسائل مربوط به برنامه ریزی تصمیم گیری نخواهد کرد . برای

مثال تصمی م نهایی در مورد ادامه یا توقف پروژه فرودگاهی جدید در سطح دولت گرفته خواهد شد . سایر تصمیمات مربوط به

مرحله برنامه ریزی پروژه نیز بطور معمول توسط کمیته های ویژه محلی گرفته میشود. بدین ترتیب بسیاری از تصمیمات مهم

این مرحله بر اساس ملاحظاتی غیر از ملاحظات مهند سی عمران گرفته میشود . با اینکه مهندسان عمران شخصا در این زمینه

ها تصمیم گیری نمیکنند، ولی مسؤلیت تهیه برخی از اطلاعات تخصصی برای تصمیم گیران نهایی بر عهده آنهاست . در واقع

ارائه مشاوره تخصصی به تصمیم گیران مستلزم استفاده از تخصصها و حرفه های متنوع و متفاوتی است . جواب سؤالاتی

همچون اندازه و هزینه های پروژه و گزینه های جایگزین آن بر عهده مهندسین عمران است . سؤالات مربوط به منافع احتمالی

حاصل از اجرای پروژه به حوزه اقتصادی - اجتماعی و کارشناسان آن مربوط میشود . پاسخ سؤالات مسائل زیست محیطی

پروژه نیز مستلزم مطالعا ت تخصصی در این زمینه است . بدین ترتیب ملاحظه میشود که برنامه ریزی پروژه بطور اساسی

فعالیتی گروهی و همه جانبه است . بدیهی است که هر یک از اعضای این گروه باید ضمن آگاهی از فعالیت و پاسخهای سایر

متخصصان، مشاوره؛ لازم را در زمینه تخصصی خود به تصمیم گیران ارائه کند.

در واقع هدف از مرحله برنامه ریزی آگاهی دادن به تصمیم گیران در مورد گزینه های جایگزین پروژه مورد نظر است .

بدین منظور باید چند طرح جایگزین را -که ابعاد مختلفی دارند و از روشها و مفاهیم متفاوتی استفاده میکنند - به آنها ارائه

داد. بدیهی است که هر یک از طر حهای پیشنهادی باید از نظر تکنیکی، ممکن بوده و هزینه های کل آن نیز برآورد شده باشد .

علاوه بر این، گروه برنامه ریزی باید توازن بین هزینه ها، دستاوردها، مزایا و معایب هر یک از طرحها را بررسی و نتایج آن را به

تصمیم گیران عرضه کند. این نتایج امکان تصمیم گیری و انتخاب را برای مسؤولین برنامه ریز فراهم میکند.

مطالعات مربوط به امکانسنجی هر یک از طرحهای جایگزین از وظایف مهندسان عمران عضو گروه برنامه ریزی

است. امکان و هزینه های اجرایی طرحهای مختلف پیشنهاد شده برای یک پروژه (مثلا پروژه فرودگاهی جدید ) باید از دیدگاه

مهندسی عمران مورد مطالعه و ارزیابی قرار گیرد . تعیین مشخصات هر یک از طرحهای پیشنهادی مستلزم تصمیم گیریهای

متفاوتی (همچون تعیین تعداد باندها، طول و جهت آنها، نوع امکانات پایانه ای، امکانات تعمیرات و نگهداری، توقفگاه خودروها

و تعداد و ابعاد آنها ) است. بدیهی است که برخی از این تصمیمات مخصوص مرحله طراحی است و در این مرحله نیازی به وارد

شدن در جزئیات طراحی چنین تصمیم گیریهایی نخواهد بود . مرحله برنامه ریزی تنها نیازمند تصمیم گیریهایی کلی در مورد

پروژه است تا بدین ترتیب امکان برآورد هزینه های تقریبی هر یک از طر حها فراهم گردد . بدین ترتیب در مطالعات « اجزا

امکانسنجی ، امکان اجرای طرحها هم از نظر فنی و هم از نظر هزینه ها مورد بررسی قرار میگیرد . در واقع شاید بتوان امکان

اجرای همه طرحها را از نظر فنی فراهم کرد ولی طبیعی است که این امر به هزینه های بیشتری منجر میشود . بدین تر تیب

مطالعات امکانسنجی را در واقع میتوان نوعی از "مدلسازی هزینه ها " بشمار آورد . بدیهی است که در شرایط کاملا مساوی،

طرح با هزینه کمتر بیشتر مورد توجه قرار خواهد گرفت.

در صورت وجود چند طرح جایگزین همواره باید امکان مقایسه آنها را با یکدیگر فراهم کرد . برای مث ال اگر برای

بهسازی و افزایش کارایی یکی از طرحها تلاش زیادی بکار رفته، در حالی که طرح دیگر تنها به صورت اجمالی بررسی شده

باشد، مقایسه و گزینش بین آنها بسیار مشکل خواهد بود . بنابراین همواره باید اساس مشترکی برای مقایسه طرحهای جایگزین

وجود داشته باشد.

همانگونه که در این نوشتار نشان داده خواهد شد، چنین اساس مشترکی درصورت استفاده از روشهای تصمیم گیری

نظام مند وجود خواهد داشت . همه اعضای مؤثر در فرآیند برنامه ریزی را باید به گرفتن بهترین تصمیم تشویق کرد . تامین این

هدف از هر طریقی، رسمی و غیررسمی، از طریق تجربه یا به طرق ریاضی، به معنی دستیابی به تصمیم بهینه است .

سیستمهای مهندسی عمران در واقع با فرآیندهای بهینه سازی سر و کار دارند.

2-مرحله طراحی:

مرحله طراحی پس از پایان تصمیم گیریهای اصلی مرحله برنامه ریزی آغازمیشود . بدیهی است که آغاز این مرحله به

معنی تصمیمی مب نی بر ادامه پروژه مورد نظر است . علاوه بر این آغاز مرحله طراحی بدین معنی است که طرح خاصی از بین

طرحهای جایگزین انتخاب شده است که پس از این باید به منزله چهارچوبی از سوی طراح مدنظر قرار گیرد . برای مثال در

مورد احداث فرودگاه جدید اکنون باید محل فرودگاه، تعداد ، طول و جهت باندها، گنجایش امکانات پایانه ای و تعمیر و نگهداری

معلوم شده باشد . به عبارت دیگر، در این مرحله باید طرحی همراه با مشخصات اجمالی آن در دسترس باشد . مرحله طراحی را

در واقع باید مرحله تعیین مشخصات تفصیلی طرح مورد نظر دانست . بدیهی است که این مرحله ا ز مسؤولیتهای اصلی مهندسین

عمران است.

مرحله طراحی را میتوان متشکل از دو بخش "طراحی کلان " و "طراحی خرد " دانست . معمولا طرح اجمالی تهیه

شده در مرحله قبلی به اندازه ای کلی و در نتیجه انعطاف پذیر است که امکان اعمال خلاقیتهای مهندسان عمران را در این

مرحله فراه م میکند . برای مثال فرض کنید که طرح اجمالی تهیه شده در مورد فرودگاه جدید دارای توقفگاهی زیرزمینی برای

پنج هزار خودرو باشد . تهیه و پیشنهاد طرحی که تامین کننده نیازمندیهای پیشبینی شده در طرح اجمالی باشد از وظایف مرحله

طراحی کلان است. تهیه چنین طرحی مستلزم تصمیم گیریهایی در مورد موضوعات زیر است:

چه تعداد توقفگاه باید پیشبینی شود

ابعاد هر توقفگاه چه مقدار باشد

محل توقفگاه ها کجا باشد

تعداد طبقات هر یک از توقفگاه ها چه تعداد باشد

راه های دسترسی به توقفگاه ها چگونه باشد

موقعیت توقفگاه ها نسبت به پایانه ها چگونه باشد

تصمیماتی که در مرحله طراحی کلان گرفته میشود شبیه تصمیماتی است که قبلا در مطالعات امکانسنجی مرحله

برنامه ریزی گرفته شده بود . با این تفاوت که در این مرحله باید مشخصات تفصیلی طرح اجمالی را به گونه ای که آن را آماده

مرحله طراحی خرد کند تعیین شود . طراحی جز ئیات اجز ای پروژه از قبیل ابعاد اجزا ء ،اتصالات، پیکربندی و نظیر آن در مرحله

طراحی خرد انجام میشود.

اغلب تصمیم گیریهای مرحله طراحی کلان به مسائلی (از قبیل هزینه و مسائل فنی اجرایی ) مربوط میشود . در این

زمینه میتواند از مدلهای هزینه ای برای انتخاب طرح مناسب از بین طرحهای جایگزین استفاده شود . در این مرحله هم، فرآیند

تصمیم گیری به اطلاعاتی فراتر از اطلاعات تهیه شده در دفتر طراحی نیاز است . برای مثال تصمیم گیریهای مرحله طراحی را

نمیتوان مستقل از روشها و ابزار اجرای پروژه انجام داد و لذا مرحله طراحی و مرحله اجرا هم پوشانی خواهند داشت . علاوه بر

این باید استفاده کنندگان پروژه را نیز در این مرحله مد نظر داشت . آیا چنین طرحی امکان استفاده مناسب آیندگان را از آن

فراهم میکند بدین ترتیب میبینیم که هدف مرحله طراحی نیز گرفتن بهترین تصمیمات است و لذا این مرحله نیز نمایشگر

فرآیندی از نوع بهینه سازی است.

در مرحله طراحی خرد، تاثیر تصمیمات گرفته شده در مرحله برنامه ریزی به حداقل کاهش مییابد ; ولی در عوض،

طراحی جزئیات اجزای پروژه تا حد زیادی تحت تاثیر نیازهای مرحله اجرایی (مثلا اجرای ارزان و آسان ) و همچنین طراحی

اجزای غیر عمرانی طرح قرار خواهد داشت . در حالت کلی طرح اجزای عمرانی باید با طرح اجزای غیرعمرانی طرح همچون

اجزاء الکتریکی، مکانیکی، حرارتی و تهویه مناسب هماهنگ باشد . هدف اصلی این مرحله از طراحی نیز گرفتن بهترین

تصمیمات ممکن است . مرحله طراحی خرد با "تهیه نقشه های کامل اجرایی " بر ای همه اجزا ی طرح پایان میپذیرد . پایان

مرحله طراحی را در واقع میتوان آغاز مرحله اجرای طرح بشمار آورد.

3-مرحله اجرایی:

مرحله اجرایی، طرح تهیه شده برای پروژه را به واقعیت خارجی تبدیل میکند که در آن مسئولیت کارهای اجرایی بر

عهده مهندسان پیمانکار پروژه خوا هد بود . بطور معمول هدف کلی پیمانکار در مرحله اجرایی این است که ضمن خاتمه کارهای

اجرایی پروژه در مدت زمان پیشبینی شده و بر اساس طرح تهیه شده از سوی مهندسان طراح، میزان سود خود را نیز بیشینه

کند. پیمانکار برای رسیدن به این هدف باید عملیات اجرایی پروژه را به صورتی دقیق طراحی کند . این امر مستلزم تصمیم

گیریهایی است که نمونه هایی از آن در زیر ارائه شده است:

بهترین ترتیب برای انجام فعالیتهای اجرایی کدام است

مدت زمان لازم برای انجام هر یک از فعالیتها چقدر است

چه ابزارهایی برای انجام هر یک از فعالیتها لازم است

تعداد نیروی انسانی مورد نیاز هر فعالیت چقدر است

تخصیص نیروی انسانی و ماشین آلات موجود به هر یک از فعالیتها چگونه باشد

هزینه انجام هر یک از فعالیتها چقدر خواهد بود

آیا مصالح مورد نیاز هر یک از فعالیتها در زمان مناسب تامین خواهد شد

آیا پول کافی برای پرداخت هزینه ها در اختیار خواهد بود

همانگونه که می بینیم تعداد بسیار کمی از تصمیمات پیمانکار از نوع تصمیم گیریهای فنی است . در برخی موارد

پیمانکار برای تسهیل کار اجرایی پروژه، با مشورت طراحان در طرح تغییراتی جزئی میدهد . علاوه بر این بروز برخی مشکلات

پیشبینی نشده (همچون مشکلات ناشی از آب زیرزمینی یا خواص نامطلوب لایه های زیرین خاک بستر و نظیر آن ) ممکن

است به بررسیهای تخصصی بیشتری نیازمند باشد . بدین ترتیب این مرحله نیز ممکن است همپوشانیهایی با مرحله طراحی

داشته باشد . با این حال اکثر تصمیمات پیمانکار در این مرحله ازنوع تد ارکاتی - و نه فنی - است . علاوه بر این پیمانکار ممکن

است مجبور شود تا تصمیمات قبلی خود را در اثر تغییر شرایط کاری عوض کند . برای مثال پیمانکار مجبور خواهد بود که

تخصیص قبلی نیروهای انسانی به فعالیتهای مختلف را درصورت تغییر شرایط اجرایی کار بازنگری و اصلاح کن د. بدین ترتیب

پیمانکار در طول اجرای پروژه همواره در حال تصمیم گیری خواهد بود . اکثر این تصمیم گیریها به حصول اطمینان از در

دسترس بودن نیروی انسانی، ماشین آلات و مواد مورد نیاز و همچنین تخصیص این منابع به فعالیتهای اجرایی مختلف مربوط

میشود.

شاید بتوان ادعا کرد که مرحله اجرایی بیش از سایر مراحل پروژه به بکارگیری روشهای نظام مند برنامه ریزی نیازمند

است. پیچیدگی روابط بین نیروهای انسانی، ماشین آلات، مواد، زمان و پول و همچنین تاثیرپذیری آن از میزان تدارک و

تقاضای این منابع به قدری زیاد است که برنامه ریزی کار اجر ایی پروژه های بزرگ بر اساس تجربه کاری عملا نشدنی است .

بر این اساس طبیعی است که بسیاری از روشهای شرح داده شده در این نوشتار در مرحله اجرایی پروژه مورد استفاده زیادی

داشتهباشند. در واقع پیچیدگی برنامه ریزی کار اجرایی پروژه ها باعث شده است تا امروزه مرحله اجر ایی پروژه ها زمینه تحقیق

مساعدی برای ابداع روشهای جدید تصمیم گیری باشد . بدین ترتیب میتوان مشاهده کرد که هدف نهایی مرحله اجرایی نیز از

نوع بهینه سازی به مفهوم "اجرای بهینه با استفاده از منابع در دسترس" است

4-مرحله بهره برداری:

آخرین مرحله از مراحل پروژ ه های مهندسی عمران، مرحله بهره برداری است که علیرغم اهمیت زیاد آن معمولا مورد

غفلت قرار میگیرد . این مرحله در برخی از پروژه ها واضح و مهم و در برخی کم اهمیت و مبهم است . برای مثال بهره برداری از

پروژه های فرودگاه یا تصفیه خانه در واقع هدف نهایی این پروژه هاس ت. در حقیقت سه مرحله اول پروژه را در صورتی میتوان

موفقیت آمیز دانست که امکان بهره برداری کارآ از پروژه کامل شده را فراهم کنند . اگرچه مهندسان عمران درگیر با مرحله

طراحی و اجرا بطور معمول در کار مرحله بهره برداری دخالتی ندارند . ولی به هر حال این مرحله نیز هم انند مراحل قبلی از

مسؤولیتهای مهندسان عمران است.

طراحی و اجرای پروژه های مهندسی عمران بطور معمول بوسیله بخش خصوصی صنعت مهندسی عمران انجام

میشود. ولی بخش عمده ای از صنعت مهندسی عمران بخش دولتی آن است . بسیاری از مهندسان عمران در شهرداریها،

سازمانهای آب منطق ه ای و صنایع ملی شده کار میکنند . این گروه از مهندسان که مسؤولیت تامین نیازهای اولیه جوامع

(همچون تدارک آب آشامیدنی، دفع فاضلاب و مواد زائد جامد، برنامه ریزی و تامین حمل و نقل عمومی، تعمیر و نگهداری راه

و راه آهن و نظیر آن ) را بر عهده دارند بیش از سایرین با مرحله بهره برداری از پروژه ها درگیر خواهند بود. شاید منظور کردن

مرحله بهره برداری به منزله مرحله چهارم پروژه های مهندسی عمران به دلیل درگیری گروه زیادی از متخصصان در این

مرحله، کمی مصنوعی بنظر آید ; ولی به جهت یادآوری این واقعیت که حتی پس از پایان کار طراح ی و اجرا نیز هنوز کار

مهندسان عمران تمام نشده، مفید است.

تعیین سیاستهای بهره برداری کارا از مهمترین موضوعات مرحله بهره برداری است . این امر مستلزم تصمیم گیریهایی

پیوسته، منظم و برنامه ریزی شده است، تا بدین ترتیب بتوان کارایی سیاستهای مورد نظر را با تغییر شرایط بهره برداری حفظ

کرد. ماشین آلات، خودروها و امکانات خدماتی باید به صورتی نظام مند تعمیر، نگهداری و در صورت لزوم جایگزین شود .

تغییرات درازمدت در مقدار تقاضای خدماتی (همچون آب آشامیدنی یا حمل و نقل ) را پیشبینی و برای تامین آن برنامه ریزی

شود. در صورت جای گزینی دستگاه ها باید عملیات بهره برداری برای منظور کردن کارایی بهتر دستگاه های پیشرفته تر اصلاح

شود. بسیاری از روشهای شرح داده شده در این نوشتار را میتوان در زمینه تصمیم گیریهای مربوط به مرحله بهره برداری بکار

برد; لذا آگاهی از آنها از اهمیت زیادی - بخصوص برای مهندسان عمران بخش دولتی برخوردار است.