چارچوب داربستی برای حمایت از یادگیری پدیده

خلاصه

دانش‌آموزان از دبیرستان تا کالج در تفسیر و درک سیستم‌های پیچیده مانند پدیده‌های اکولوژیکی مشکل دارند. محققان پیشنهاد کرده‌اند که دانش‌آموزان در تطبیق روابط بین افراد، جمعیت‌ها و گونه‌ها و همچنین تعاملات بین موجودات و محیط آنها در اکوسیستم مشکلاتی را تجربه می‌کنند. مدل‌های محاسباتی مبتنی بر چند عامل (MABM) می‌توانند به صراحت عوامل و تعاملات آن‌ها را با نمایش بازیگران منفرد به‌عنوان اشیاء محاسباتی با قوانین اختصاص‌یافته به تصویر بکشند. در نتیجه، رفتار جمعی در سطح جمعی جمعیت به صورت پویا از شبیه‌سازی‌هایی که تجمع این تعاملات را ایجاد می‌کنند، پدیدار می‌شود. مطالعات گذشته از داربست های مختلفی برای کمک به دانش آموزان در یادگیری پدیده های اکولوژیکی استفاده کرده است. با این حال، هیچ چارچوب نظری وجود ندارد که از طراحی سیستماتیک داربست ها برای کمک به یادگیری دانش آموزان در MABM ها پشتیبانی کند. مقاله ما با ارائه یک چارچوب جامع برای طراحی، تجزیه و تحلیل و ارزیابی داربست برای حمایت از یادگیری بوم شناسی دانش آموزان در یک MABM به این موضوع می پردازد. ما مطالعه‌ای را ارائه می‌کنیم که در آن دانش‌آموزان دبیرستانی از یک MABM برای بررسی و یادگیری در مورد اکوسیستم بیابانی استفاده کردند. ما انواع مختلف داربست های مورد نیاز برای حمایت از فعالیت های یادگیری پرس و جو را در این محیط شبیه سازی شناسایی می کنیم و از چارچوب نظری خود برای نشان دادن اثربخشی داربست های خود در کمک به دانش آموزان برای ایجاد درک عمیق از رفتارهای پیچیده زیست محیطی ارائه شده در شبیه سازی استفاده می کنیم.

داربست ها برای کارهایی که در ارتفاعات و مکان هایی که دسترسی به آن ها سخت است استفاده می شود که این گونه کارها را برای کارکنان خطرناک می کند و حوادث مکرر رخ می دهد. بارهای ایجاد شده توسط کاربران داربست را نمی توان اجتناب کرد. کارگران متحرک ارتعاشات و داربست ها با فرکانس پایین (1 تا 2 هرتز) را تحریک می کنند زیرا سازه های باریک مستعد چنین کنش دینامیکی هستند. روشی برای تعیین احتمال تحریک ارتعاشات در اینجا ارائه شده است. کمیتی که این احتمال را نشان می دهد، پیش بینی کننده وقوع یک موقعیت خطرناک به دلیل ارتعاشات ناشی از یک کارمند در حال راه رفتن نامیده می شود. پیش‌بینی‌کننده رزونانس با فرکانس طبیعی من به تحلیل رفتار دینامیکی داربست نیاز دارد. فرکانس ها و شکل حالت طبیعی ارتعاشات تعیین شد. شبیه‌سازی دینامیکی عددی حرکت کارگر بر روی عرشه‌های ماقبل آخر دو داربست نیز انجام شد. تجزیه و تحلیل پیش بینی برای فرکانس های منفرد و ترکیبی از جفت فرکانس ساخته شد. مقادیر پیش‌بینی‌کننده محاسبه‌شده برای اولین فرکانس یا ترکیبات با آن بالاترین مقدار هستند، اما احتمال تشدید تنها تحت تأثیر فرکانس اول نیست. برای بهبود ایمنی، فرکانس های طبیعی باید افزایش یابد. برای ارتعاشات طولی، این کار را می توان با افزودن مهاربندی بیشتر یا کاهش طول لنگرها انجام داد. افزایش تعداد لنگرها نتایج خوبی در هر دو جهت می دهد. در حین طراحی داربست سازه های معمولی و غیر معمول، باید فرکانس های طبیعی را تعیین کرد و سپس، اگر اولین فرکانس طبیعی کمتر از 4.0 هرتز بود، یک آنالیز داربست دینامیکی انجام داد. معرفی

تعداد حوادث صنعت ساختمان در سال 2016 در اروپا 371732 [1] با 14724700 نفر شاغل بوده است [2]. با توجه به آثار [3، 4]، حوادث مربوط به استفاده از داربست ها حدود نیمی از کل حوادث در مهندسی عمران را تشکیل می دهد. تعداد نشریات مربوط به ایمنی شغلی در این شاخه به طور مداوم در حال افزایش است. مقاله [5] بیان کرد که تا پایان سال 2017، 463 مقاله به زبان انگلیسی در این زمینه منتشر شده و در پایگاه اسکوپوس نمایه شده است. با این حال، قبل از سال 1990، ده اثر از این دست وجود داشت و تنها در سال 2017، 81 مورد وجود داشت. ارقام ذکر شده تأیید می کنند که ایمنی کار در صنعت ساختمان هنوز یک موضوع مهم است.

 

در سال 2016-2018 پروژه PBS3/A2/19/2015 "مدل سازی ارزیابی ریسک بلایای ساختمانی، حوادث و حوادث خطرناک در محل کار با استفاده از داربست" با نام اختصاری ORKWIZ اجرا شد که هدف از این پروژه توسعه روشی بود. برای ارزیابی خطر رویدادهای خطرناک روی داربست، که پنج گروه از عوامل را در نظر می گیرد: شرایط قانونی، اجتماعی و اقتصادی محیط، شرایط محیطی در حین کار، شرایط فنی، شرایط سازمانی و عوامل انسانی. به عنوان بخشی از ORKWIZ پروژه، 120 داربست و کارگرانی که از آنها استفاده می کردند در سراسر لهستان آزمایش شدند.به عنوان بخشی از این آزمایشات، کارهای زیر در طول یک هفته کاری انجام شد [6،7،8،9،10،11،12]: موجودی داربست ها، موجودی سطح آسیب. ، موجودی بارهای زنده، اندازه گیری عمل باد، اندازه گیری ارتعاشات بدون داربست، اندازه گیری ارتعاشات داربست برانگیخته شده توسط ماشین آلات ساختمانی، اندازه گیری نیروها در استانداردها، ظرفیت بار زمینی تست های شهری، تست های ظرفیت بار لنگر، اندازه گیری دما و فشار هوا، اندازه گیری سطح شدت نویز، اندازه گیری روشنایی

ایا کرگیری بتن ضروری است؟

بار دیگر به شرکت های ساختمانی دستور داده شد که دریا را مهار کنند، این بار با موانع بلندتر و ضخیم تر. ارزش آنها مورد بحث است. مهندسان ادعا می کنند که این دیوارهای بتنی به ارتفاع 12 متر، سونامی های آینده را متوقف یا حداقل کند می کند، اما مردم محلی قبلاً چنین وعده هایی را شنیده اند. منطقه‌ای که این دفاع‌ها از آن محافظت می‌کنند نیز ارزش انسانی پایین‌تری دارد، اکنون زمین‌ها تا حد زیادی خالی از سکنه شده و مملو از شالیزارها و مزارع پرورش ماهی شده‌اند. کارشناسان محیط زیست می گویند که جنگل های حرا می توانند حائل بسیار ارزان تری را فراهم کنند. به طور واضح، حتی بسیاری از مردم محلی آسیب دیده از سونامی از بتن بین آنها و اقیانوس متنفرند.

 

یک ماهیگیر صدف به نام آتسوشی فوجیتا به رویترز گفت: «به نظر می رسد که ما در زندان هستیم، اگرچه هیچ کار بدی انجام نداده ایم. تاداشی اونو، عکاس متولد توکیو که برخی از قدرتمندترین تصاویر را از این سازه‌های عظیم جدید گرفته است، گفت: ما دیگر نمی‌توانیم دریا را ببینیم. او آنها را به عنوان یک رها کردن تاریخ و فرهنگ ژاپن توصیف کرد. او گفت: "غنای ما به عنوان یک تمدن به دلیل تماس ما با اقیانوس است." "ژاپن همیشه با دریا زندگی کرده است و ما توسط دریا محافظت می شدیم. و اکنون دولت ژاپن تصمیم گرفته است که دریا را ببندد.»

در اینجا یک امر اجتناب ناپذیر در مورد این وجود داشت. در سراسر جهان، بتن مترادف با توسعه شده است. در تئوری، هدف ستودنی پیشرفت بشر با مجموعه ای از شاخص های اقتصادی و اجتماعی، مانند امید به زندگی، مرگ و میر نوزادان و سطح تحصیلات سنجیده می شود. اما از نظر رهبران سیاسی، تا حد زیادی مهمترین معیار تولید ناخالص داخلی است، معیاری از فعالیت اقتصادی که اغلب به عنوان یک محاسبه اندازه اقتصادی تلقی می شود. تولید ناخالص داخلی نحوه ارزیابی وزن دولت ها در جهان است. و هیچ چیز مانند بتن کشور را بزرگ نمی کند.

 

این در مورد همه کشورها در برش بتن یک مرحله صادق است. در مراحل اولیه توسعه، پروژه های ساختمانی سنگین وزن مانند یک بوکسوری که عضله می کند، سودمند است. اما برای اقتصادهای در حال حاضر بالغ، مضر است مانند یک ورزشکار سالخورده که استروئیدهای قوی تر را پمپاژ می کند تا تأثیر کمتری داشته باشد. در طول بحران مالی آسیایی 1997-1998، مشاوران اقتصادی کینزی به دولت ژاپن گفتند که بهترین راه برای تحریک رشد تولید ناخالص داخلی، حفر چاله در زمین و پر کردن آن است. ترجیحا با سیمان هر چه سوراخ بزرگتر باشد بهتر است. این به معنای سود و شغل بود. البته، بسیج کردن یک ملت برای انجام کاری که زندگی مردم را بهبود می بخشد بسیار ساده تر است، اما در هر صورت، احتمالاً بخشی از ترتیبات است. این همان تفکری بود که در پشت نیو دیل روزولت در دهه 1930 وجود داشت، پروژه ای که در ایالات متحده به عنوان یک پروژه ملی رکود اقتصادی مورد تجلیل قرار می گرفت، اما می توان آن را بزرگترین تمرین ریختن بتن تا آن زمان توصیف کرد. سد هوور به تنهایی به 3.3 میلیون متر مکعب نیاز داشت که در آن زمان یک رکورد جهانی بود. شرکت های ساختمانی مدعی شدند که این کار از تمدن بشری دوام خواهد آورد.

 

اما این در مقایسه مقاوم سازی ساختمان با آنچه اکنون در چین اتفاق می‌افتد، بسیار سبک بود، ابرقدرت ملموس قرن بیست و یکم و بزرگ‌ترین نمونه از چگونگی تبدیل مواد یک فرهنگ (تمدن در هم تنیده با طبیعت) به یک اقتصاد (یک واحد تولیدی که توسط آمار تولید ناخالص داخلی وسواس دارد). . رشد فوق‌العاده سریع پکن از کشور در حال توسعه به ابرقدرت در انتظار، به کوه‌هایی از سیمان، سواحل شنی و دریاچه‌های آب نیاز دارد. سرعت اختلاط این مواد شاید شگفت‌انگیزترین آمار عصر مدرن باشد: از سال 2003، چین هر سه سال یکبار بیش از آنچه ایالات متحده در تمام قرن بیستم مدیریت کرده بود، سیمان ریخته است.کر

طراحی ماشین ابزار هوشمند با استفاده از مکاترونیک

محققان از تکنیک های مکاترونیک برای کاربردهای مختلف استفاده کردند. یکی از کاربردها طراحی ماشین ابزار هوشمند است [7]. این برنامه کاربرد ابزارهای CAx یکپارچه را برای راه اندازی یک نمونه اولیه مجازی توضیح می دهد که امکان ارزیابی و بهینه سازی پویایی حرکت کل ماشین ابزار را در مراحل اولیه فرآیند توسعه فراهم می کند. با توجه به توسعه طراحی ماشین و فن آوری محرکه، ماشین ابزارهای مدرن با کنترل عددی را می توان به میزان فزاینده ای به عنوان نمونه های مشخصی از سیستم های مکاترونیک پیچیده توصیف کرد [8]. یکی از ویژگی‌های متمایز سیستم‌های مکاترونیک دستیابی به عملکرد سیستم از طریق یکپارچه‌سازی شدید زیرعملکردهای الکترونیکی و اطلاعاتی بر روی یک حامل مکانیکی است [9].

 

در تحقیقی دیگر، درونیابی مسیر ابزار کنترل حرکت NC برای دینامیک حرکت قابل حصول و خطای کانتور ناشی از آن، به ویژه برای حرکات ماشین بسیار پویا، اهمیت زیادی دارد. خطای کانتور شامل خطای ردیابی محورهای تغذیه و انحرافات TCP ناشی از اثرات فیزیکی ساختار ماشین انعطاف پذیر است. به منظور کاهش خطای کانتورینگ، کنترل‌کننده‌های NC مدرن از دو رویکرد تکنولوژیکی اصلی استفاده می‌کنند [10].

 

فن‌آوری نوری با سرعتی سریع در سیستم‌های مکاترونیک گنجانده شده است و در نتیجه تعداد زیادی ماشین/سیستم با اجزای نوری هوشمند ارائه شده است که با تجزیه و تحلیل ویژگی‌های فناوری، مفهوم، تعریف و ویژگی‌های اساسی فناوری را معرفی می‌کند. انواع سیستم های اپتو مکاترونیک عملی [11]. عناصر نوری به طور فزاینده ای با سرعتی شتابان در سیستم های مکاترونیک گنجانده شده اند و بالعکس [12-19].

 

اپتو مکاترونیک ریشه در پیشرفت های تکنولوژیک مکاترونیک و اپتوالکترونیک دارد. شکل 3 زمان بندی آن تحولات را نشان می دهد [20]. در دهه 1960، انقلاب الکترونیکی با ادغام ترانزیستورها و سایر دستگاه های نیمه هادی در مدارهای یکپارچه به وقوع پیوست، و در سال 1971، فناوری ساخت نیمه هادی تأثیر شگرفی بر طیف وسیعی از زمینه های تکنولوژیکی گذاشت. در دهه 1980، فناوری نیمه هادی سیستم های میکروالکترومکانیکی (MEMS) را نیز ایجاد کرد و این امر باعث ایجاد بعد جدیدی از ماشین ها/سیستم ها شد و ابعاد آنها را ریز اندازه کرد.

کارکردها و نقش‌های اصلی عناصر مکاترونیک در سیستم‌های اپتومکاترونیک را می‌توان به پنج حوزه فن‌آوری زیر طبقه‌بندی کرد [21]: حس کردن، فعال‌سازی، بازخورد اطلاعات، کنترل حرکت/حالت، و هوش تعبیه‌شده با ریزپردازنده.

 

در چند سال اخیر طراحی مجازی ماشین ابزار به طور گسترده در چندین آزمایشگاه اتوماسیون ساخت و مهندسی تولید دانشگاه ها و موسسات تحقیقاتی مورد مطالعه قرار گرفته است. این فناوری جدید عمدتاً در مراکز ماشینکاری (MCs) برای فرزکاری با سرعت بالا (HSM) مورد مطالعه و اعمال قرار می گیرد، ساخت قالب های پیچیده، قالب ها و قطعات هوافضا در حال حاضر یک بخش استراتژیک مهندسی تولید است. تقریباً صد مقاله مرتبط [7، 22-25] اخیراً در مورد این موضوعات در مجلات مهندسی پیشرو منتشر شده و در چندین کنفرانس فنی ارائه شده است. این نشان دهنده علاقه قابل توجه، چه صنعتی و چه دانشگاهی، به طراحی مجازی است.

 

با این حال، برای تولیدکنندگان CNC و کاربران MC، بهره‌برداری کامل از فناوری ابزار ماشین مجازی هنوز نیازمند پیشرفت‌های اساسی [22] است که عمدتاً در زمینه‌های شبیه‌سازی فرآیند برش و ادغام کامل همه ماژول‌های تحلیل در یک محیط کاربرپسند است. ادغام دو مدل در یک محیط شبیه‌سازی در حال حاضر امکان‌پذیر است و امکان مطالعه برهم‌کنش‌های بین دینامیک این ساختارهای مکانیکی فعال و غیرفعال را فراهم می‌کند [22، 26]. بهینه سازی عملکرد آنها یک پیش نیاز اساسی برای اطمینان از بهره وری در سطح کارگاه است: زمان ماشینکاری سریع، دقت ابعادی مورد نیاز، و کیفیت سطح خوب قطعات کار. گوربوز [27] رویکرد مکاترونیک را برای طراحی دستگاه فرز CNC رومیزی ارائه کرد.

 

زیمنس طراح مفهومی مکاترونیک را با یک راه حل جدید طراحی ماشین یکپارچه معرفی کرد که ماشین ابزار و ماشین آلات تولید را توسعه و به بازار عرضه می کند [28]. طراح مفهومی مکاترونیک یک تغییر پارادایم را برای صنعت با رویکرد مهندسی سیستم جدید به طراحی ماشین نشان می دهد که ورودی "صدای مشتری" را دریافت می کند، نیازهای اولیه را مدیریت می کند، و تعریف و شبیه سازی همزمان پیچیده مکانیکی، الکتریکی و اتوماسیون را تسهیل می کند. نرم افزاری که در ماشین ابزارهای پیچیده امروزی یافت می شود. با استفاده آسان و قابلیت شبیه سازی تعاملی مبتنی بر فناوری پیشگامانه «بازی»، طراح مفهومی مکاترونیک می تواند به کاهش قابل توجه زمان توسعه و بهبود کیفیت محصول برای صنعت طراحی ماشین آلات جهانی کمک کند.