مهندسی مجدد

مهندسی مجدد فرایندهای کاری BPR) Business process re-engineering)

مهندسی مجدد به معنی آغازی دوباره، از نو متولد شدن، از نو شروع کردن است. مهندسی مجدد یعنی دگرگون سازی، دگرگونی در ذهن، طرز فکر و نگرش مدیران و کارکنان، در فرهنگ و نظام ارزشی، در فرایندها و پردازش‌ها، در ساختار و سازماندهی، و در روش استفاده از تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات در سازمان‌ها است. در مهندسی مجدد، طراحی ریشه ای فرایندها، تشکیلات، و فرهنگ یک شرکت برای دستیابی به جهش‌هایی خارق العاده در عملکرد آن شرکت صورت می‌گیرد و به کنار نهادن شیوه‌های قدیمی و سنتی و نگرشی جدید به کار برای به وجود آوردن محصول و یا خدمتی مناسب و نیز ارزش دادن به مشتری مد نظر است. در مهندسی مجدد، هدف دستیابی به نیازهای امروزی همچون کیفیت برتر، خدمات، انعطاف پذیری و هزینه پایین است و در نتیجه باید فرایندها را ساده نمود. تعاریف فوق نشان می‌دهند که مهندسی مجدد معمولاً در کل پیکره یک سازمان و یا شرکت صورت می‌پذیرد و اقدام به آن تنها در یک بخش سازمان را نمی‌توان نام مهندسی مجدد نامید، اگر چه می‌توان فرایندهای کاری مختلف یک زیر مجموعه را نیز مهندسی مجدد نمود اما، شاید اعمال نمودن این بحث مدیریتی در تمام آن مجموعه با توجه به چالش‌های پیش رو، لازم باشد. عصر حاضر به گونه‌ای است که در معرض تغییرات سریع و مداوم قرار دارد و این تغییرات بر رفتار و نیازهای مشتریان نیز اثر می‌گذارد بنابراین، سازمان‌ها نیز لازم است که این تغییرات را و اثر آن را بر مشتری تجزیه و تحلیل کرده، و در فرایند فعالیت‌های خود اعمال نمایند.

ما مزیت رقابتی را به عنوان قابلیت یک شرکت در عملکرد بهتر نسبت به صنعتی که در آن کار می‌کند تعریف می‌نماییم. مشتریان کالا و خدماتی را می‌خواهند که بهتر و ارزان تر باشد و سریع تر به دستشان برسد (میلر و الکس، ۱۹۹۸، ص۲۲). مزیت رقابتی ویژگی‌ها و قابلیت‌هایی است که یک سازمان را قادر به حفظ و ارتقاء موقعیت رقابتی اش می‌نماید (شیرمحمدی، یزدان). مزیت رقابتی ویژگی‌ها و یا ابعاد هر شرکتی است که آن را قادر به ارائه خدمات بهتر به مشتریان (ارزش بهتر) می‌سازد (ما، ۱۹۹۹، ص۷۰۹-۷۱۸). مراکز تحقیق و توسعه مراکزی هستند که دانش جدیدی را درباره کالاها، فرایندها، و خدمات می‌یابند و سپس آن را برای ایجاد و یا بهبود کالاها، فرایندها، و خدمات جدید در جهت برآورده کردن نیازهای بازار بکار می‌گیرند. امروزه در کشور بدنه دولت در حال کوچک شدن است و نیز از تعداد سازمان‌های دولتی کاسته و به همان اندازه به بخش‌های خصوصی واگذار می‌شوند. سازمان‌های خصوصی معمولاً دارای مراکز تحقیق و توسعه هستند. در کل می‌توان این گونه بیان کرد که هرگاه انجام اصلاحاتی کلی و اساسی در یک مجموعه مورد نیاز باشد، این اصلاحات اساسی در قالب یک مسأله با عنوان مهندسی مجدد قابل اعمال است. زیرا در مهندسی مجدد همه اهداف و دیدگاه‌ها و نیز چشم اندازهای یک فرایند کاری مدنظر قرار می‌گیرد بنابراین، با مهندسی، مشکلات و اولویت‌های ذهنی همه افراد درگیر یک مجموعه از تمامی جوانب مورد بررسی قرار می‌گیرد و به همه آنها پاسخ مناسب داده می‌شود.
مهندسی مجدد

هر سازمان و یا شرکت، یک نهاد اجتماعی است که مبتنی بر هدف بوده و دارای سیستم‌های فعال و هماهنگ است و با محیط خارجی ارتباط دارد. در گذشته، هنگامی که محیط نسبتا باثبات بود بیشتر سازمان‌ها برای بهره‌برداری از فرصت‌های پیش‌آمده به تغییرات تدریجی و اندک اکتفا می‌کردند؛ اما با گذشت زمان، در سراسر دنیا سازمان‌ها دریافته‌اند که تنها تغییرات تدریجی راهگشای مشکلات کنونی آنان نیست و گاهی برای بقای سازمان لازم است تغییراتی به صورتی اساسی و زیربنایی در سازمان ایجاد شود. امروزه در سراسر دنیا این تغییرات انقلابی را با نام مهندسی مجدد می‌شناسند؛ مهندسی مجدد (BPR) روندی است که در آن وظیفه‌های فعلی سازمان جای خود را با فرایندهای اصلی کسب‌وکار عوض کرده و بنابراین، سازمان از حالت وظیفه‌گرایی به سوی فرایندمحوری حرکت می‌کند. همین امر موجب سرعت بخشیدن به روند کسب‌وکار و کاهش هزینه‌ها و درنتیجه رقابتی‌تر شدن سازمان می‌گردد. در رویکرد مهندسی مجدد، روش انجام کار در دوره تولید انبوه و سلسله مراتب سازمانی گذشته جهت استانداردسازی از اهمیت می‌افتند. اساس مهندسی مجدد بر بررسی‌های مرحله‌ای و حذف مقررات کهنه و تصورات بنیادینی استوار است که زمینه‌ساز عملکرد کسب‌وکار کنونی‌اند. اکثر شرکت‌ها انباشته از مقررات نانوشته‌ای هستند که از دهه‌های پیشین برجا مانده‌اند. این مقررات بر پایه فرض‌هایی درباره فناوری، کارمندان و اهداف سازمان به‌وجود آمده‌اند که دیگر کاربردی ندارند. مهندسی مجدد عبارت است از بازاندیشی بنیادین و ریشه‌ای فرایندها برای دستیابی به پیشرفتی شگفت‌انگیز در معیارهای حساسی چون کیفیت و سرعت خدمات. سازمان‌های تازه، شرکت‌هایی خواهند بود که به‌طور مشخص برای بهره‌برداری در جهان امروز و فردا طراحی می‌شوند و نهادهایی نیستند که از یک دوران اولیه و باشکوه که ربطی به امروز ندارند انتقال یابند. در مهندسی مجدد اعتقاد براین است که مهندسی مجدد را نمی‌توان با گام‌های کوچک و محتاط به اجرا درآورد. این قضیه همان قضیه صفر یا یک است؛ به عبارت دیگر یا تغییری تحقق نیابد و یا در صورت تحقق از ریشه و بنیان تغییر حاصل گردد. مهندسی مجدد به این معنا نیست که آنچه را که از پیش وجود دارد ترمیم کنیم یا تغییراتی اضافی بدهیم و ساختارهای اصلی را دست نخورده باقی بگذاریم؛ مهندسی مجدد یعنی از نقطه صفر شروع کردن، یعنی به کنار نهادن روش‌های قدیمی و به کار گرفتن نگاه نو. مهندسی مجدد در پی اصلاحات جزیی و وصله‌کاری وضعیت موجود و یا دگرگونی‌های گسترشی که ساختار و معماری اصلی سازمان را دست‌نخورده باقی می‌گذارد، نیست. مهندسی مجدد در پی آن نیست که نظام موجود را بهبود بخشیده و نتیجه کار را بهتر کند. مهندسی مجدد به معنای ترک کردن روش‌های کهنه و دستیابی به روش‌های تازه‌ای است که برای تولید کالاها و خدمات شرکت و انتقال ارزش به مشتری لازم هستند. مهندسی مجدد را با نام‌های متفاوتی می‌توان شناخت، نام‌هایی مانند طراحی مجدد فرایندهای اصلی (کالپان و مورداک)، نوآوری فرایندی (داونپورت)، طراحی مجدد فرایندهای کسب‌وکار (داونپورت و شورت، ابلنسکی)، مهندسی مجدد سازمان (لوونتال، هامر و چمپی)، طراحی مجدد ریشه‌ای (جوهاتسون) و معماری مجدد سازمان (تالوار) همگی از نام‌هایی هستند که مقوله مهندسی مجدد را معرفی کرده‌اند. پس چنانچه از ما خواسته شود تعریف کوتاهی از مهندسی مجدد به عمل آوریم پاسخ می‌دهیم: همه چیز را از نو آغاز کردن.
تاریخچه مهندسی مجدد

پیش‌زمینه مهندسی مجدد طرح مطالعاتی مدیریت در دهه نود دانشگاه انستیتوی تکنولوژی ماساچوست (MIT) است. مایکل همر نخستین نظریه‌پردازی است که مفهوم مهندسی مجدد را مطرح کرد؛ او با مقاله اتوماسیون کارساز نیست، فعالیت‌های زاید را حذف کنید، در مجله Harvard Business Review در سال ۱۹۹۱، مهندسی مجدد را به جهان دانش مدیریت معرفی کرد. سپس کتاب مهندسی مجدد، منشور انقلاب سازمانی را با کمک جیمز چمپی در سال ۱۹۹۳ نوشت و مهندسی مجدد را در قالب یک تئوری تشریح کرد. مباحث بسیاری پیش از سال ۱۹۹۱ در خصوص بازسازی سازمان و مدیریت مطرح بود؛ بهبود سازمان مدیریت، مدیریت تغییر، مدیریت کیفیت فراگیر، نوآوری و... که مدیران و نظریه‌پردازان مدیریت را به خود مشغول کرده بود؛ اما آنچه که مهندسی مجدد را از سایر متدهای مدیریتی پیش از خود متمایز ساخت و آنرا به عنوان یک تئوری انقلابی در سازمان‌ها و مباحث مدیریتی مطرح می‌کند شیوه بدیع مهندسی مجدد بود که براساس بررسی و اصلاح فرایندطرح‌ریزی می‌شد.
ویژگی‌ها و مزایای مهندسی مجدد
یکپارچگی مشاغل

اساسی‌ترین وجه مشترکی که در اثر مهندسی مجدد پیدا می‌شود حذف خط مونتاژ است. بسیاری از مشاغل و وظایف مشخص گذشته در هم ادغام و یکی می‌شوند. در همه سازمان‌هایی که به مهندسی مجدد دست می‌زنند وظایف جداگانه خدمت به مشتری، در یک پست گرد آمده و مسئول مشخصی در آن مشغول به کار می‌شود.
کارمندمحوری

شرکت‌هایی که مهندسی مجدد را بکار بسته‌اند فرایندهای کار را نه تنها به صورت افقی بلکه به صورت عمودی به یکدیگر فشرده‌اند. فشردگی عمودی ساختار شرکت بدین معنی که کارکنان شرکت، دیگر نیاز ندارند تا مانند گذشته برای کسب تکلیف همواره به سوی بالای هرم مدیریت بنگرند. اینک فرایند کار در دستیابی به تاخیر کمتر، هزینه کمتر، پاسخ‌گویی بهتر و سریعتر به مشتری و تواناتر شدن کارکنان در انجام مسئولیت‌هاشان خلاصه می‌شود.
جریان طبیعی فرایندها

مهندسی مجدد سبب می‌شود تا روند طبیعی پیشرفت کار، جایگزین دستورهای ساختگی و از پیش‌نهاده، شود. این امر موجب می‌گردد که چندین مرحله همزمان با هم پیش روند؛ همچنین زمان‌های تلف شده میان پایان یک مرحله و آغاز مرحله بعد حذف می‌گردد.
ارجاع منطقی امور

ویژگی مهندسی مجدد عبور کار از مرزهای سازمانی است، در سازمان‌های سنتی، انجام کار برعهده متخصصان سازمان است اما در مهندسی مجدد ارتباط بین فرایند و سازمان‌ها کاملا دگرگون می‌شود.
کاهش بازرسی و کنترل

مهندسی مجدد به جای کنترل دقیق کارهای در حال اجرا به بازرسی نهایی پرداخته و موارد جزئی را نادیده می‌گیرد. این نظام بازرسی و کنترل بیش از پیش‌گیری از تخلفات، با کاستن شگفت‌آور هزینه، به هدف نهایی کنترل کمک می‌نماید.
کاهش موارد اختلاف

یکی دیگر از امتیازهای مهندسی مجدد، کاستن از موارد حل اختلاف است؛ در این فرایند، تماس‌ها و دریافت اسناد گوناگون از بیرون به کمترین اندازه می‌رسد و در نتیجه امکان ایجاد اختلاف و برخورد کمتر می‌شود.
امکان ایجاد تمرکز و تمرکززدایی

شرکت‌هایی که به مهندسی مجدد سازمان دست زده‌اند، توان ترکیب و بهره‌گیری از امتیازهای تمرکز و عدم‌تمرکز بصورت همزمان در یک فرایند را یافته‌اند. فناوری اطلاعات به شرکت‌ها این امکان را داده است تا واحدهای مختلف، همانند سازمان‌های کاملا مستقل عمل نمایند؛ در حالی که در همان حال، داشتن پایگاه کامپیوتری که حاوی همه اطلاعات موجود در شرکت است مزایای سازمان‌های متمرکز را نیز برای سازمان به ارمغان می‌آورد.
ارتقا و تقویت سرمایه های سازمانی

براساس نظر زارعی؛ چاقویی و قپانچی (2014)،‌ حاکمیت نگاه فرایندی و مهندسی مجدد فرایندها در سازمان با ایجاد بستر لازم برای افزایش ارتباطات سازمانی،‌ باعث تقویت سرمایه های غیرملموس سازمانی به ویژه سرمایه اجتماعی در سازمان خواهد شد.
انواع تغییرات ناشی از پیاده‌سازی مهندسی مجدد

با اجرای مهندسی مجدد در سازمان، تغییراتی ریشه‌ای، اصولی و چشمگیر پدید خواهد آمد. در این گام به ذکر انواع ممکن برای این تغییرات می‌پردازیم:
تغییرات واحدهای کاری از قسمت‌های اجرایی به گروه‌های فرایندی

شرکت‌هایی که مهندسی مجدد می‌کنند، عملا کاری را که آدام اسمیت سال‌ها پیش به اجزای کوچک تقسیم کرده بود دوباره به یکدیگر پیوند می‌دهند. هنگامی که آنان مجددا به یکدیگر می‌پیوندند، آنان را گروه فرایندی نام می‌دهیم. به عبارت دیگر گروه فرایندی واحدی است که به طور طبیعی در کنار هم قرار می‌گیرند تا یک کار کامل یعنی یک فرایند را اجرا کنند.
تغییرات مشاغل از وظایف ساده به کار چندبعدی

اشخاصی که در گروه‌های فرایندی کار می‌کنند کارشان را با مشاغلی که به آنها خو گرفته بودند متفاوت می‌بینند. مهندسی مجدد کار زاید را حذف می‌کند. بیشتر کارهای مربوط به بازرسی، انتظار، رفع مغایرت، پیگیری و نظارت یعنی کارهای غیرمولدی که به خاطر مرزهای موجود در سازمان و به منظور جبران ناشی از تقسیم فرایند وجود دارد، از طریق مهندسی مجدد حذف می‌شود؛ این به معنای آن است که اشخاص وقت بیشتری را صرف کار واقعی می‌کنند. پس از مهندسی مجدد کار رضایت‌بخش‌تر می‌شود، چرا که کارگران از کار خود به احساس بزرگتری دست می‌یابند و آن احساس تکمیل و پایان انجام کار است.
تغییرات مربوط به نقش‌های شخص، از شخص تحت‌نظارت به شخص صاحب‌اختیار

شرکت‌هایی که مهندسی مجدد شده‌اند کارکنانی را که بتوانند از مقررات تبعیت کنند نمی‌خواهند، آنها کسانی را می‌خواهند که مقررات متعلق به خودشان را به وجود آورند.
تغییرات مربوط به آمادگی برای کار از آموزش به تحصیلات رسمی

اگر کار در فرایند مهندسی مجدد شده ایجاب نماید که افراد از مقررات تبعیت نکنند، آن وقت کارکنان نیاز به تحصیلات کافی دارند تا اینکه بتوانند تشخیص دهند کار درست چیست؛ آموزش، مهارت‌ها و شایستگی‌ها را افزایش می‌دهد و به کارکنان چگونگی یک کار را می‌آموزد؛ تحصیلات بصیرت و درک آنان را بالا می‌برد و چرایی کار را تعلیم می‌دهد.
تغییرات معیارهای عملکرد و پرداخت دستمزد از فعالیت به نتیجه فعالیت

پرداخت به کارکنان بر اساس سمت یا تجربه در سازمان مغایر با اصول مهندسی مجدد است؛ پرداخت می‌باید با توجه به نتیجه فعالیت باشد.
تغییرات ملاک ترفیع از عملکرد به توانایی

تصور متعارف این است که اگر عنصری شیمی دان خوبی به‌شمار می‌رود، برای شیمیدان‌ها مدیر خوبی نیز خواهد بود؛ اینگونه تصورات اغلب اشتباه از آب درمی‌آیند و می‌توانند مدیری نالایق را نصیب شرکت نمایند.
تغییرات در مدیران، از سرپرست به مربی

گروه‌های فرایندی که شامل یک یا چند نفر هستند نیازی به رییس ندارند؛ آنان به مربی نیاز دارند. گروه‌ها از مربیان خویش خواهان اندرز هستند؛ مربیان به گروه‌ها کمک می‌کنند تا مسائل را حل کنند.
تغییرات ساختار سازمانی از سلسله‌مراتبی به مسطح

در شرکت‌هایی که مهندسی مجدد کرده‌اند ساختار سازمانی آنچنان موضوع مهمی نیست؛ کار در اطراف فرایندها و گروه‌هایی سازمان می‌یابد که آن را انجام می‌دهند. کارکنان با هرکسی که نیاز داشته باشند ارتباط برقرار می‌کنند؛ کنترل به افرادی واگذار می‌شود که فرایند را اجرا می‌نمایند.
دلایل رویکرد سازمان‌ها به مهندسی مجدد

امروزه مهندسی مجدد به یکی از داغترین بحثهای مدیریتی تبدیل شده است. کارشناسان مهندسی مجدد را به عنوان کشتی نجات برای سازمان‌های در حال نابودی و غـرق شدن می‌دانند، اما به راستی چرا مهندسی مجدد؟ با ایجاد بهبود در فرایندها می‌توان در کوتاه‌مدت سازمان را نجات داده و جایگاه قابل قبولی برای سازمان ایجاد کرد اما چنانچه سازمان برای بلندمدت خود اهدافی دارد می‌بایست جایگاه خود را به کلاس جهانی برساند و این امر جز از طریق مهندسی مجدد فرایندها حاصل نخواهد شد.
عوامل خارجی

با مشاهده سطح رقابت افزایشی در بازارهای جهانی نیاز به نوآوری در سازمان بیشتر ملموس می‌شود تا سازمان بتواند خدمات یا محصولات با استانداردهای جهانی و قابل رقابت تولید کند. بنابراین، افزایش دانش و همچنین هماهنگی بین فرایندهای سازمان از بزرگترین چالش‌های سازمان‌های امروزی به شمار می‌رود. مهندسی مجدد می‌تواند به عنوان ابزاری جهت بهبود شگرف در عملکرد به کار رود. رشد فناوری اطلاعات نیز به عنوان یکی دیگر از عوامل انتخاب مهندسی مجدد سازمان‌ها به حساب می‌آید. امروزه تقریبا هر وظیفه‌ای در سازمان به نحوی با فناوری اطلاعات سروکار دارد. رشد روزافزون فناوری اطلاعات به گونه‌ای است که می‌تواند به عنوان عاملتسهیل‌کننده جهت توسعه شکل جدید سازمان و معماری آن باشد. تغییرات سریع فناوری اطلاعات، سازمان‌ها را وادار می‌کند تا بروز باشند و ارتباطات را سریعتر و مطلوبتر به انجام رسانند. شرایط متغیر و غیرقابل پیش‌بینی در محیط بازار، زندگی اجتماعی، امور فنی و سازمانی، تغییرات اقتصادی، مقررات و قواعد جدید از دیگر عوامل انتخاب مهندسی مجدد توسط سازمان‌ها هستند.
عوامل یا پیشرانه‌های خارجی انتخاب مهندسی مجدد:

    افزایش سطح رقابت در بازارهای جهانی.
    تغییرات نیاز مشتریان.
    افزایش سطح انتظارات مشتریان.
    پیشرفتهای حاصل‌شده در فناوری اطلاعات.
    محیط متغیر و نامطمئن امروزی.

عوامل داخلی

عوامل داخلی نیز می‌توانند از علت‌های انتخاب مهندسی مجدد برای سازمان‌ها بشمار روند. تغییر در استراتژی‌های سازمان می‌تواند به عنوان عاملی جهت تحریک سازمان‌ها در انتخاب مهندسی مجدد برای ادامه مسیر باشد. تغییرات در ساختار سازمانی نیز ممکن است ضرورت ایجاد تغییرات در فرایندها را ملموس‌تر سازد. یک مثال دیگر از عوامل داخلی می‌تواند ضرورت ساده‌سازی امور به شمار رود. ساده‌سازی می‌تواند در مواردی چون سطوح عملکرد بهتر، زیر ذره‌بین بردن موارد عدم کارایی و کاهش پیچیدگی کاربرد داشته باشد. تغییرات موردنظر در فرایندها، روشها، مهارتها و رفتارها نیز می‌توانند به عنوان عوامل داخلی در انتخاب مهندسی مجدد به شمار روند.
به طور خلاصه عوامل یا پیشرانه‌های داخلی مهندسی مجدد عبارتند از:

    تغییر در استراتژیهای سازمان.
    تغییر ساختار سازمانی.
    ضرورت ساده‌سازی.
    تغییر در فرایندها، روشها، مهارتها و رفتارها.

تفاوتهای طراحی مجدد و مهندسی مجدد

واژه‌های طراحی مجدد(Redesign) و مهندسی مجدد (Reengineering) گاهی اوقات به‌جای یکدیگر بکار می‌روند؛ اگرچه نتایج موردنظر این دو ظاهرا یکسان به نظر می‌رسند اما این دو واژه تفاوت زیادی با یکدیگر دارند؛ فرایند طراحی مجدد روشی سیستماتیک است که درصدد تسهیل و ساده کردن فرایندهای فعلی شرکت است در حالیکه مهندسی مجدد فرایندهای جدیدی ایجاد می‌نماید و باعث تغییرات ریشه‌ای و نوآورانه در شیوه‌های کسب‌وکار می‌گردد. کارشناسان معتقدند که طراحی مجدد فرایند هنگامی اتفاق افتاده است که تقریبا ده الی بیست درصد جریان کار تغییر یابد و مهندسی مجدد هنگامی اتفاق افتاده است که هفتاد الی صد درصد فرایندهای کار تغییر یافته باشند.
مهندسی مجدد فرایند

    تغییر ناگهانی و ریشه‌ای
    کار به‌صورت بنیادی مجددا ساختار می‌یابد
    قوانین را می‌شکند
    فرایند جدید ایجاد می‌شود
    عمدتا به تکنولوژی وابسته است
    نوعا مزایای آن زیاد است
    درصد ریسک آن بالاست
    کاهش هزینه‌ها در آن زیاد است

طراحی مجدد فرایند

    پیشرفت‌های تدریجی
    ممکن است شامل اصلاح کار گردد
    قوانین را اصلاح می‌کند
    فرایند فعلی را تسهیل می‌کند
    ممکن است به تکنولوژی وابسته باشد
    نوعا مزایای آن کم است
    درصد ریسک آن کم یا متوسط است
    کاهش هزینه‌ها در آن کم تا متوسط است

نقش فناوری اطلاعات در مهندسی مجدد

شرکتی که نتواند دیدگاه خود را در مورد تکنولوژی دگرگون کند توان دست زدن به مهندسی مجدد کسب‌وکار خود را نیز نخواهد داشت وضع شرکت‌هایی هم که تکنولوژی اطلاعات را برابر با خود کارکردن دانسته و یا نخست در پی شناخت مشکل و سپس یافتن تکنولوژی لازم برای حل آن هستند نیز چنین است. بهره‌گیری از فناوری اطلاعات به عنوان دستیار و آسان‌کننده کار یکی از نیازهای اساسی مهندسی مجدد است. تفکر عینی یعنی تعریف مساله و سپس یافتن یک و یا چند راه‌حل، برای بیشتر مدیران ارشد آسان است ولی بکارگیری فناوری اطلاعات در روند مهندسی مجدد، نیازمند تفکر استنتاجی است؛ بدین معنی که نخست یک عامل نیرومند و سازنده را پیدا کنیم و سپس به جستجوی مساله‌هایی بپردازیم که عامل یاد شده توانایی حل آنها را دارد. اشتباه بزرگ بیشتر شرکت‌ها این است که فناوری را با دید فرایند موجود خود می‌نگرند. آنها از خود می‌پرسند: چگونه می‌توانیم از توانایی‌های یک تکنولوژی تازه برای پیشبرد، بالا بردن و بهتر کردن آنچه اکنون انجام می‌دهیم استفاده کنیم؟ در حالیکه باید چنین پرسشی را طرح نمایند که چگونه می‌توانیم فناوری را به کار گیریم تا آنچه را اکنون در توانمان نیست انجام دهیم؟ مهندسی مجدد، در پی نوآوریست؛ این فرایند می‌خواهد با دستیابی به آخرین یافته‌های تکنولوژی به هدف‌های کاملا تازه‌ای برسد. یکی از دشوارترین بخش‌های مهندسی مجدد، تشخیص توانمندی‌های نو و بی‌سابقه تکنولوژی به جای بهره‌گیری از توانایی‌های شناخته شده آن است. خریداری تکنولوژی موجود کاری چندان برجسته نیست بلکه باید جنبه‌های نهفته و خلاقیت‌های تازه را کشفو استفاده کرد. پایگاه‌های اطلاعاتی نوین، امکان دسترسی به آگاهی‌هایی را که در گذشته ویژه مدیریت بود برای همه کارکنان فراهم کرده است؛ دسترسی به اطلاعات همراه با ابزارتجزیه‌وتحلیل و نمونه‌سازی که کار با آنها بسیار آسان طراحی شده است توانایی‌های گسترده‌ای برای تصمیم‌گیری به کارکنان می‌رساند. در مهندسی مجدد باید دانست که تکیه بر تکنولوژی به تنهایی کافی نبوده و لازم است تا از دانسته‌ها بسوی ناشناخته‌ها شتافت.
افرادی که اجرای مهندسی مجدد را بر عهده دارند

    راهبر:این فرد مجوز لازم را داده و انجام مهندسی مجدد را ممکن می‌سازد. وی از مقامات ارشد شرکت است که اختیار زیر و رو کردن سازمان را دارد و تا حدی بر کارکنان نفوذ دارد که می‌تواند آنها را به پذیرش آثار ویرانگر تشکیلات کنونی و در نتیجه اشتیاق به مهندسی مجدد فرایندها فرا خواند. نقش آغازین راهبر الهام‌بخشی و انگیزش است؛ رهبر همچنین باید محیط انجام مهندسی مجدد را آماده نماید. رهبر مناسب تنها به اعتبار سمت اداری انتخاب نمی‌شود بلکه از نظر شخصیتی نیز باید آینده‌نگر، پرتحرک و هوشمند باشد؛ فردی محافظه کار نمی‌تواند به چنین دگرگونی‌هایی دل داده و از آنها پشتیبانی کند.
    ناظر:به نوعی مسئول انجام مهندسی مجدد در فرایند محسوب شده و بایستی از مدیران ارشد ودارای احترام و نفوذ در شرکت باشد. در حالیکه کار رهبر به راه‌انداختن کلی مهندسی مجدد است وظیفه ناظر نیز اجرای جزئی و دقیق برنامه در یک بخش معین است. اگر چه ناظر مجری مستقیم فعالیت‌ها نبوده بلکه ناظر اجرای آنهاست اما با کامل شدن طرح مهندسی مجدد، وظیفه ناظر پایان نمی‌یابد. در سازمان‌های فرایندگرا، به جای وظیفه‌ها و عوامل جغرافیایی، فرایند پایه سازماندهی و تشکیلات است؛ بنابراین همواره یک ناظر لازم است تا فرایند را زیر نظر داشته و اجرای درست آنرا سرپرستی کند.
    تیم مهندسی مجدد:کار واقعی مهندسی مجدد و بار سنگین آن بر دوش اعضای این تیم است. هر تیم تنهامسوولیت یک فرایند را در یک زمان بر عهده می‌گیرد. در تشکیل این تیم دو گروه افراد درونی و بیرونی حضور دارند. افراد درونی کسانی هستند که وظایف موجود درون فرایند را عهده‌دار بوده و با آنها آشنایی دارند؛ آنها از یک سو به تیم کمک می‌نمایند تا مسیر جریان را پیگیری نموده و مشکلات و راه‌بندهای آنرا تشخیص دهند و از سوی دیگر ممکن است دربازاندیشی و یافتن راه‌های تازه کمک کنند. افراد درونی به تنهایی نمی‌توانند به مهندسی مجدد یک فرایند بپردازند بلکه دیدگاه آنها محدود به فرایندی است که تا اندازه‌ای با آن آشنایند و نمی‌توانند ارتباط این فرایند با کل سازمان را ارزیابی کنند؛ اما افراد بیرونی یا خارجی در عملکرد و کار جاری تیم مشارکت ندارند و بنابراین می‌توانند دیدگاه گسترده‌تر و هدف‌های عالیتری برای آن داشته باشند. در شرکت‌هایی که برای نخستین بار به مهندسی مجدد دست می‌زنند، بهتر است که این افراد از خارج سازمان باشند.

متدولوژی‌های گوناگون مهندسی مجدد

از آنجا که نظریه مهندسی مجدد، نظریه نسبتا جدیدی برای بهبود کسب‌وکار است، روش‌ها و رویکردهای آن همچنان در حال توسعه‌اند و از آنجا که کاربرد مفاهیم مهندسی مجدد می‌تواند فرم‌های مختلفی به خود بگیرد، متدولوژی‌های آن نیز از یکدیگر متمایز اند، زیرا تاکید بر روی برخی فاکتورها در یک پروژه مهندسی مجدد تا پروژه دیگر فرق خواهد داشت. رویکردها و متدولوژی‌های متفاوتی توسط محققان برای مهندسی مجدد ارائه شده است که می‌توان دسته‌بندی‌های مختلفی برای آنها در نظر گرفت. یک روش برای دسته‌بندی پروژه‌های مهندسی مجدد، چگونگی تاکید و تمرکز آنها بر روی فاکتورهایی از قبیل فناوری اطلاعات، استراتژی، مدیریت کیفیت، عملیات و منابع انسانی است. یک روش دیگر، چگونگی نگرش متدولوژی‌ها به ماهیت ابداعی مهندسی مجدد و ذاتی‌بودن آن است؛ به عنوان مثال هامر و چمپی درجه وابستگی مهندسی مجدد به خلاقیت، ابداع و تفکر نو را بسیار بیشتر از وابستگی به تجربیات جاری و گذشته می‌دانند؛ چنانکه معتقدند برای مهندسی مجدد، سازمان می‌بایست با یک صفحه سفید آغازی دوباره داشته باشد. با چنین نگاهی تعریف یک رویکرد ساخت‌یافته برای مهندسی مجدد غیرممکن است. از طرف دیگر افرادی چون داونپورت، شورت، هاریسون و فیوری معتقد به تعریف چارچوبی مشخص برای مهندسی مجدد هستند و استفـاده از تجربیات در مهندسی مجدد را لازم دانسته و معتقدند برای انجام پروژه مهندسی مجدد، ارائه طرح‌ها و برنامه‌های کاری به همراه آموزش و انگیزش افراد الزامی است؛ در این گام تلاش می‌شود تا بعضی متدولوژی‌های ساخت‌یافته به طور خلاصه شرح داده شود؛ به طور کلی، متدولوژی مجموعه‌ای سازمان‌یافته از روش‌ها، تکنیک‌ها و ابزارهاست که به منظور دستیابی به اهداف از پیش تعیین‌شده، توسعه یافته است. برای اجرای مهندسی مجدد متدولوژی‌های ساخت‌یافته بسیاری پیشنهاد شده است که اغلب آنها اجزاء مشترکی داشته و اجرای مهندسی مجدد را به عنوان پروژه‌ای که در سازمان از بالا به پایین تعریف می‌شود نشان می‌دهند. متدولوژیهای معروف مهندسی مجدد عبارتند از:
متدولوژی مهندسی مجدد کلین (Klein,1994)

گام‌های آن عبارتند از:

    آماده‌سازی: در این گام اعضای پروژه مهندسی مجدد سازماندهی و فعال می‌شوند.
    تشخیص: توسعه مدل‌های مشتری‌مدار برای فرایندهای کسب‌وکار.
    انتخاب: انتخاب فرایندها برای مهندسی مجدد و تنظیمات لازم جهت طراحی مجدد.
    راه حل:تعریف نیازهای فنی برای فرایندهای جدید و توسعه جزئیات برنامه اجرایی.
    انتقال: اجرای مهندسی مجدد.

متدولوژی مهندسی مجدد فیوری (Furey,1993)

    تشخیص نیازهای مشتری و تنظیم اهداف.
    اندازه‌گیری و نقشه‌کردن فرایندهای موجود.
    تجزیه‌وتحلیل فرایندهای موجود.
    الگوبرداری از بهترین عملکرد.
    طراحی فرایندهای جدید.
    اجرای فرایندهای باز مهندسی شده.

متدولوژی مهندسی مجدد گاها (Guha,1993)

    چشم‌انداز: به تصویر کشیدن پروژه مهندسی مجدد توسط تعهد مدیریت، تشخیص، فرصت‌های مهندسی مجدد، همراستایی با استراتژی‌های کسب‌وکار و تعریف‌های لازم جهت استفاده از فناوری اطلاعات.
    اقدامات اولیه: سازماندهی تیم مهندسی مجدد و تنظیم اهداف عملکرد.
    تشخیص: مستند کردن فرایندهای موجود و تشخیص شکاف‌ها در عملکرد.
    آلترناتیوها: تعریف جایگزین‌ها، نمونه‌های اولیه و انتخاب زیر ساخت‌های فناوری اطلاعات.
    احیا و نوسازی:اجرای مهندسی مجدد و نصب مولفه‌های فناوری اطلاعات و تشخیص دیگر مولفه‌های کسب‌وکار.
    مانیتورینگ: تشخیص اندازه‌گیری‌های عملکرد و بهبودهای مستمر.

متدولوژی مهندسی مجدد جوهانسون (Gohansson,1993)

    کشف: تنظیم استراتژی‌ها و چشم‌انداز برای کسب‌وکار.
    طراحی مجدد:

طراحی مجدد کلیه فعالیت‌ها، مهارت‌ها و فرایندها.

    تحقق:تکنیک‌های مدیریت تغییر، سازماندهی تیم مهندسی مجدد، ارتباطات، اندازه‌گیری عملکرد و مدیریت تغییر.

متدولوژی مهندسی مجدد پتروزو و استپر (Stepper & Petrozzo,1994)

    کشف: تشخیص مساله، تنظیم اهداف، تشخیص فرایندها برای طراحی مجدد و شکل‌دادن تیم مهندسی مجدد.
    جستجو و جمع‌آوری: تجزیه‌وتحلیل فرایند، مستندسازی، الگوبرداری و تشخیص نیازهای فناوری اطلاعات.
    نوآوری و ساخت: تفکر مجدد در خصوص فرایندها.
    سازماندهی مجدد، آموزش و ابزارسازی مجدد: اجرای فرایندهای جدید و آموزش فناوری نوین.

متدولوژی مهندسی مجدد داونپورت و شـــورت(Davenport & Short,1990)

    چشم‌انداز: توسعه چشم‌انداز کسب‌وکار و اهداف فرایند.
    تشخیص: تشخیص فرایندهایی که نیاز به طراحی مجدد دارند.
    درک: درک فرایندهای موجـود و اندازه‌گیری آنها.
    تشخیـص: تشخیص قابلیت‌ها و نیازسنجی‌های IT.
    طراحی نمونه اولیه: طراحی نمونه اولیه فرایندهای جدید.

متدولوژی مهندسی مجدد هاریسون و پرات (Harrison & Pratt,1993)

    انتخاب مسیر: انتخاب مسیر و تنظیم جهت برای تلاشهای مهندسی مجدد.
    الگوبرداری: تجزیه‌وتحلیل فرایندهای موجود و ارزیابی فرایندها در برابر مشتریان والگوبرداری.
    چشم‌انداز فرایندها: خلق چشم‌انداز برای فرایندهای آینده.
    حل مساله: تشخیص بهبودهای انفجاری و شناخت راه‌حل برای حالات مختلف تغییر.
    برنامه‌ریزی: برنامه‌ریزی جامع برای بهبود فرایندها.
    اجرا: اجرای برنامه‌ریزی مهندسی مجدد.
    بهبود مستمر: بهبود مستمر فرایندها و انعکاس اندازه‌گیری عملکرد.

متدولوژی مهندسی مجدد بارت (Barrett, 1994)

    دوران نهفتگی: انتخاب اعضای تیم، تشخیص بهترین فعالیت و تعریف نیازهای فناوری اطلاعات.
    تفکر هدفمند: تشخیص فرصت‌های بهبود و راهکارهای جایگزین طراحی مجدد فرایندها.
    کشف حقیقت: انتخاب روش اجرایی، انگیزش تیم و تعهد.
    آزمایش و یادگیـری: شروع آزمایش با نمونه‌های اولیه فرایندهای پیشنهاد شده.

متدولوژی مهندسی مجدد کتینگر (Kettinger,1997)

    چشم‌انداز: استقرار تعهد مدیریت و چشم‌انداز؛ کشف فرصت‌های مهندسی مجدد؛ تشخیص اهرم‌های فناوری اطلاعات؛ انتخاب فرایندها برای طراحی مجدد.
    اقدامات اولیه: اطلاع‌رسانی به عناصر سازمان؛ سازماندهی تیم مهندسی مجدد؛ برنامه‌ریزی پروژه؛ تشخیص مشتریان خارجی فرایند؛ نیازسنجی؛ تنظیم اهداف عملکرد.
    تشخیص: مستندکردن فرایندهای موجود؛ تجزیه‌وتحلیل فرایندهای مجدد.
    طراحی مجدد: تشخیص و تجزیه‌وتحلیل فرایندهای جدید؛ تهیه نمونه اولیه و طراحی جزئیات فرایندهای جدید؛ طراحی ساختار منابع انسانی؛ طـراحی و تجزیه‌وتحلیل سیستمهای اطلاعاتی.
    نوسازی و احیا: سازماندهی مجدد قواعد مربوط به منابع انسانی؛ اجرای مولفه‌های سیستمهای اطلاعاتی؛ آموزش کاربران.
    ارزیابی: ارزیابی عملکرد فرایندها؛ برنامه‌های بهبود مستمر.

متدولوژی مهندسی مجدد کوپرز و لیبرند (Coopers & Lybrand,1994)

    تشخیـص: فرایندهای فعلی مشخص می‌شوند.
    مدل کردن فرایندهای جاری: با مدل کردن فرایندهای جاری، نقاط قوت و ضعف آنها مشخص می‌شود.
    انتخاب: راهکارهای جایگزین موجود جهت طراحی آزمایـش شده و بهترین آنها انتخاب مـی‌گردد.
    اجرا: فرایندهای طراحی‌شده به اجرا گذاشته می‌شوند.

متدولوژی مهندسی مجدد تگزاس اینسترومنت (Texas Instruments)

    آماده سازی.
    درک و تشخیص.
    طراحی مجدد.
    اجرا.

متدولوژی مهندسی مجدد راسمن (Ruessemann,1994):

    تعریف مساله و سازماندهی آن.
    تجزیه‌وتحلیل فرایند، تشخیص و طراحی مجدد.
    اجرای فرایندهای جدید طراحی‌شده.

متـدولـوژی مهندسـی مجـدد کنــدور (Condore):

    توسعه چشم‌انداز کسب‌وکار و اهداف فرایند.
    درک فرایندهای موجود.
    تشخیص فرایندها برای طراحی مجدد.
    تشخیص اهرم‌های تغییر (فناوری اطلاعات).
    بکارگیری فرایندهای جدید.
    عملیاتی کردن فرایندهای جدید.
    ارزشیابی فرایندهای جدید.
    بهبود مستمر.

متدولوژی مهندسی مجدد ابلنسکی (Obolenesky,1994)

    بدانید که چه می‌خواهید: درک نیاز و دگرگون کردن؛ تحلیل ذینفعان کلیدی و نیازهای آنان؛ چارچوبی برای موفقیت.
    برنامه‌ریزی کنید: تهیه رئوس برنامه پیشنهادی؛ فرایند برنامه‌ریزی.
    اجرا کنیـد: تکنیک‌های فنی؛ تکنیک‌های فرهنگی.
    سنجـش و ارزیابی برنامه‌ریزی دگرگونی: کنترل و بازیابی عملیات؛ کنترل نتایج.
    دستیابی به دگرگونی مداوم: دگرگونی در خود دگرگونی؛ کنترل نتایج.

عوامل شکست مهندسی مجدد

فاکتورهای منفی که زمینه ناکامی مهندسی مجدد خواهند شد؛

    کوشش برای اصلاح یک فرایند بجای دگرگون کردن آن؛ روش‌های توسعه‌ای همواره مطلوب بوده و کمتر با مخالفت روبه‌رو می‌شوند ولی از سوی دیگر مطمئن‌ترین راه برای شکست در مهندسی مجدد هستند.
    بی‌توجهی به فرایندها.
    بی‌اعتنایی به ارزش‌ها و اعتقادات کارکنان.
    به نتایج مختصر راضی شدن. تجربه نشان داده است که اصلاحات مقطعی در دراز مدت بی‌تاثیر و حتی مخرب هستند.
    زود تسلیم شدن.
    فرهنگ سازمانی کنونی و گرایش‌های مدیریت، موانع آغاز مهندسی مجدد هستند.
    انتظار به راه افتادن مهندسی مجدد از پایین سازمان؛ به دو دلیل مهندسی مجدد از پایین سازمان انجام نمی‌شود: نخست اینکه فشار مورد نیاز مهندسی مجدد باید از بالای سازمان تامین شود، چراکه کارکنان رده پایین دیدگاه گسترده‌ای درمورد سازمان و مشکلات فرایندهای آن ندارند. دوم آنکه مدیران میانی به دلیل ترس از به خطر افتادن توانایی‌ها و نفوذ و اختیارات کنونی، دست به اینگونه دگرگونی‌ها نمی‌زنند.
    بکارگیری رهبری که مهندسی مجدد را نمی‌شناسد.
    تنگ‌نظری در تخصیص منابع؛ تخصیص منابع محدود این اندیشه را نیز در کارکنان تقویت می‌کند که مهندسی مجدد مرحله‌ای گذراست.
    کوشش به راضی نگهداشتن همگان؛ در اجرای مهندسی مجدد خیلی از واحدها منحل شده و شاید پاره‌ای از کارکنان پست خود را از دست بدهند، لذا کوشش در خشنود کردن همگان بی‌نتیجه خواهد بود.
    عقب‌نشینی در برابر مخالفان تحولات.
    طولانی شدن برنامه؛ مهندسی مجدد برای همه کارکنان شرکت با نگرانی همراه است. تجربه نشان می‌دهد که زمانی حدود دوازده ماه بیشترین وقتی است که سازمان باید برای طراحی یک طرح جدید و آغاز به پیاده‌سازی آن صرف نماید.

پروژه

تعریف

استاندارد PRINCE2 [۱] دو تعریف را برای پروژه ارائه داده است که اولی به اهداف پروژه و دیگری به ویژگی‌های پروژه توجه دارد. این استاندارد از جهت اهداف ،پروژه را یک محیط مدیریتی که به منظور تحویل یک یا چند محصول تجاری مطابق با یک موقعیت تجاری مشخص ایجاد شده است تعریف می‌کند و در جای دیگر و با توجه به ویژگی‌های پروژه آن را یک سازمان موقتی که باید یک نتیجه منحصربه‌فرد و از پیش تعیین شده را با یک زمان از قبل تعیین شده و منابع مشخص، ایجاد کند می‌داند. استاندارد PMBOK [۲] یک پروژه را تلاشی موقتی که به منظور تولید محصول، خدمت یا نتیجه‌ای منحصربه‌فرد انجام می‌گیرد، می‌داند. و براساس تعریف استاندارد ICB پروژه یک عملکرد محدود شده توسط زمان و هزینه برای دست‌یابی به تحویل شدنی‌های تعریف شده (محدوده تعریف شده برای برآوردن موضوعات پروژه) براساس استانداردهای کیفیت و الزامات است.[۳] قابل توجه است که همه این استانداردها محدودیت زمان، هزینه(منابع) و موقتی بودن را درکنار تولید یک محصول مشخص و منحصربه‌فرد مورد توجه قرار داده‌اند.
ویژگی‌ها

یک پروژه دارای مراحل مختلفی است که هر مرحله دارای خصوصیت خاص خود و نیازمند تصمیم گیری های مناسب آن است. از متدوال ترین تقسیم بندی های پروژه میتوان به فازه های: درک، برنامه ریزی، اجرا و به پایان رساندن پروژه اشاره کرد. تقسیم بندی های دیگری نیز وجود دارد که به طور کلی همان مفهوم ذکر شده را بیان میکنند.

    پروژه‌ها در برگیرنده فعالیت‌هایی هستند که باید در زمانی معین و با هزینه و کیفیتی معین اجرا بشوند.
    پروژه‌ها اغلب یک بار انجام می‌شوند و به پایان می‌رسند. ولی گاهی نیز پروژه به دسته فعالیت‌هایی گفته می‌شود که بایستی در فاصله‌های تاریخی ویژه تکرار شوند، همچون بازسازی‌های بنیادی یک پالایشگاه هر دو سال یکبار
    در بسیاری موارد به نادرستی پروژه، مدیریت پروژه، سنجش پروژه و برنامه‌ریزی پروژه به یک مفهوم بکار می‌روند و شاید یکی از دلایل و شوندهای آن آموزش همهٔ موارد بالا در یک ترم و در یک درس سه واحدی باشد، که دانشجویان مهندسی صنایع و مدیریت، یکبار و در یک ترم بایستی با تمام این توانایی‌ها آشنا شوند.

عموماً در ایران و دیگر نقاط جهان، منظور از نوع پروژه، پروژه های ساختمانی و تاسیساتی است در صورتیکه با توجه به تعریف پروژه میتوان تقسیم بندی زیر را به عنوان نمونه در نظر گرفت:

    پروژه های تحقیقاتی
    پروژه های ساختمانی
    پروژه های مهندسی مجدد
    پروژه های تدارکات
    پروژه های پیاده سازی فرایندهای کسب و کار
    پروژه های اجتماعی

یا:

    محصول محور
    ابزار محور
    سیستم محور
    استراتژی محور
    مدیریت پروژه جامع

فازهای پروژه

فاز صفر: طرح توجیهی

فازیک: طراحی اولیه

فاز دو: طراحی تفصیلی

فاز سه: اجرای پیمان

فاز چهار: بهره برداری

نمودار گانت

نمودار گانت نوعی نمودار میله‌ای است که برنامه زمانبندی پروژه را نشان می‌دهد. گانت چارت وسیله‌ای مفید برای برنامه‌ریزی و زمانبندی پروژه‌ها می‌باشد. [۱]

در دوره ای که مدیریت علمی شکل گرفته بود، هنری گانت ابزاری برای نمایش میزان پیشرفت یک پروژه در قالب یک جدول ویژه را به وجود آورد. کاربرد اولیه این جدولها پیگیری میزان پیشرفت پروژه های ساخت کشتی بود. اکنون برنامه ریزی گانت به صورت نمودارهای افقی میله ای در مدیریت پروژه ها بسیار پرکاربرد شده است و این نمودارها به گانت چارت معروف هستند.

هنری گانت

هنری گانت(به انگلیسی: Henry Gantt) (تولد ۱۸۶۱- درگذشت ۱۹۱۹) مهندس مکانیک آمریکایی و مشاور مدیریتی که به خاطر مدل گانت چارت معروف شده است

مدیریت پروژه

مدیریت پروژه (به انگلیسی: Project management)، فرایندی است، در جهت حفظ مسیر پروژه، برای دستیابی به تعادلی اقتصادی و موجه، بین سه عامل هزینه، زمان و کیفیت، در حین اجرای پروژه، که از ابزار و تکنیک های خاص خود، در انجام این مهم کمک می گیرد. در واقع کنترل اجرای دقیق و کامل برنامه تدوین شده برای پروژه است، به طوری که هنگام خروج از برنامه بتوان با تشخیص علل و طرح اقتصادی ترین فعالیتها، پروژه را به نزدیکترین حالت ممکن در مسیر اولیه و اصلی خود باز گرداند. کنترل پروژه در این راه از سه عامل زیر بهره می‌گیرد.

    - تعیین وضعیت واقعی پروژه
    - مقایسه وضعیت واقعی با برنامه
    - در نظر گرفت اقدام اصلاحی

مثلث کنترل پروژه،فلش ها: هزینه، طرح، برنامه زمانی

نرم‌افزارهای رایج کنترل پروژه شامل سری نرم‌افزار های پریماورا وهمچنین نسخه های MSP می باشد.

پژوهش عملیاتی

تحقیق در عملیات یا پژوهش عملیاتی (Operations Research, Operational Research (به اختصار OR))، شاخه‌ای میان‌رشته‌ای از ریاضیات است که برای یافتن نقطه بهینه در مسائل بهینه‌سازی، از گرایش‌هایی مانند برنامه‌ریزی ریاضی، آمار و طراحی الگوریتم‌ها استفاده می‌کند. یافتن نقطه بهینه براساس نوع مسئله مفاهیم مختلف دارد و در تصمیم سازیها استفاده می‌شود. مسائل تحقیق در عملیات بر بیشینه‌سازی (ماکزیمم‌سازی) -مانند سود، سرعت خط تولید، تولید زراعی بیشتر، پهنای باند بیشتر و غیره- یا کمینه‌سازی (می‌نیمم‌سازی) -مانند هزینه کمتر و کاهش ریسک و غیره، با استفاده از یک یا چند قید تمرکز دارند. ایدهٔ اصلی تحقیق در عملیات یافتن بهترین پاسخ برای مسائل پیچیده‌ای است که با زبان ریاضی مدل‌سازی شده‌اند که باعث بهبود یا بهینه‌سازی عملکرد یک سامانه می‌شوند.

محتویات

    ۱ خلاصه
    ۲ قلمرو تحقیق در عملیات
    ۳ تاریخچه
    ۴ ادامه تحصیل
    ۵ پانویس
    ۶ منابع

خلاصه

عبارت تحقیق در عملیات (که گاهی علم مدیریت یا تحقیق در عملیات نیز نامیده می‌شود) معمولاً مخفف به صورت OR به کار می‌رود. معمولاً علم مدیریت ارتباط نزدیکی به مسائل مدیریت تجارت دارد. تحقیق در عملیات یکی از زیرشاخه‌های ریاضیات کاربردی است و جنبه‌های کاربردی آن در مهندسی صنایع نیز مورد توجه قرار می‌گیرد. ریاضیات کاربردی به متخصصان امکان می‌دهد تا جنبه‌های نظری تحقیق در عملیات را بررسی کرده و آن‌را گسترش دهند و توانایی ایجاد و توسعه تحقیق در عملیات را فراهم کنند.

ابزارهای اصلی استفاده شده توسط تحقیق در عملیات مدل‌سازی ریاضی، بهینه‌سازی، آمار، نظریه گراف، نظریه بازی‌ها، نظریه صف، آنالیز تصمیم‌گیری و شبیه‌سازی است. به دلیل ماهیت محاسباتی این شاخه، OR با علوم کامپیوتر پیوند دارد و تحلیل‌گر تحقیق در عملیات معمولاً از نرم‌افزارها یا کدهای اختصاصی استفاده می‌کنند که توسط خودشان یا همکارانشان ایجاد شده‌اند. نرم‌افزارهای تجاری تحقیق در عملیات معمولاً با عنوان ابزارهای حل مساله شناخته می‌شوند و قابلیت استفاده در نرم‌افزارها و کدهای خودنوشته را دارا هستند. ویژگی بارز تحقیق در عملیات نگاه کلی آن به سیستمها و بهبود آن است و به جای آنکه بر یک یا چند جزء سیستم تمرکز کند تمام سیستم را مد نظر قرار می‌دهد. تحلیل‌گران تحقیق در عملیات معمولاً با مسائل جدیدی مواجه می‌شوند و باید تشخیص دهند که کدام‌یک از روش‌ها بیشتر با ساختار سیستم، اهداف بهبود و قیدهای زمانی و توان محاسباتی منطبق است. به همین دلیل (و دلایل دیگر) نقش نیروی انسانی در تحقیق در عملیات حیاتی است. همانند ابزارهای دیگر، تکنیک‌های OR به تنهایی قادر به حل مسائل نیستند.
قلمرو تحقیق در عملیات

برخی از نمونه‌های کاربرد تحقیق در عملیات به شرح زیر است:

    مدیریت بهینه حمل و نقل کالا و مواد در شبکه‌های ارتباطی جاده‌ای، دریایی، هوایی و لوله‌های انتقال
    ارزیابی بهره‌وری، کارایی و اثربخشی
    برنامه‌ریزی زمانی جلسات مختلف در مدارس، دانشگاه‌ها و کنفرانس‌ها با هدف کاستن از زمان‌های تلف شده و افزایش اثربخشی آموزش
    تخصیص بهینه نیروهای کاری به مشاغل
    بودجه‌ریزی بهینه با هدف استفاده موثر از هزینه‌ها
    طراحی ساختار کارخانه‌ها با هدف جریان بهینه مواد و کالاها
    ایجاد شبکه‌های ارتباطی با کمترین هزینه و اطمینان از کیفیت خدمات
    مدیریت ترافیک خیابانی و جاده‌ای
    طراحی ساختار چیپ‌های کامپیوتری با هدف کاهش زمان تولید (و بنابراین کاهش هزینهٔ تولید)
    مدیریت جریان مواد و کالا در زنجیره تامین
    زمان‌بندی:
        کارکنان
        مراحل تولید
        مدیریت پروژه
        انتقال داده‌ها در شبکه‌ها
        رویدادهای ورزشی و پوشش تلویزیونی

تحقیق در عملیات به طور گسترده در سازمان‌ها و موسسات دولتی و خصوصی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به دلیل ماهیت آن، تحلیل‌گران تحقیق در عملیات می‌توانند با استفاده از دانش خود در حوزه‌های تخصصی دیگر وارد شوند.
تاریخچه

اولین استفاده سازمان یافته از تحقیق در عملیات در جنگ جهانی دوم به سال ۱۹۴۱ در انگلستان بود. دانشمندان انگلیسی رادار را اختراع کردند، اما ارتش با استفاده بهینه از این وسیله آشنا نبود. بدین منظور با گردهم آیی جمعی از دانشمندان و با به کار گیری تکنیک‌های موثر ریاضی و داده‌های اطلاعاتی، توان دفاعی انگلستان تا حدود ۱۰ برابر افزایش یافت. موفقیت این گروه انگیزه استفاده از گروه‌های مشابه را در بررسی مسائل مختلف نظامی بیشتر کرد.[۱]

بررسی مسئله حمله هواپیما به زیردریایی‌های آلمانی از موارد دیگری بود که دانشمندان ریاضی به آن پرداختند. در اوایل جنگ جهانی دوم، نیروی هوایی انگلستان از بمب‌های معمولی علیه زیردریایی‌های آلمانی استفاده می‌کرد. این نحوه حمله تنها در صورتی موثر بود که زیردریایی‌ها مستقیماً مورد اصابت بمب قرار می‌گرفتند، زیرا انفجار در سطح آب بود و نمی‌توانست به بدنه زیردریایی‌ها آسیب بزند، مگر اینکه بمب به عرشه اصابت می‌کرد. برای تخریب بیشتر زیردریایی‌هایی که به زیر آب فرورفته بودند، انفجار در عمق مورد استفاده هواپیما قرار می‌گرفت. ولی برای تعیین عمق مناسب انفجار، اختلاف نظر وجود داشت. بعضی اسکادران‌ها بمب‌های خود را برای انفجار در عمق ۱۵۰ فوت تنظیم می‌کردند، چون فکر می‌کردند این مقدار، حداکثر عمقی است که زیردریایی مورد حمله ممکن است فرو برود، اما اسکادران‌های دیگر ۵۰ فوت را برای تنظیم انتخاب کردند، چون زیردریایی‌ها در عمق ۱۵۰ فوت دیگر دیده نمی‌شوند و در نتیجه مورد حمله قرار نمی‌گیرند. لذا بین گروه طرفداران تنظیم عمق و سطح انفجار اختلاف نظر وجود داشت.[۲]
ادامه تحصیل

این شاخه از علم مدیریت با نامهای متفاوتی چون پژوهش عملیاتی، برنامه ریزی ریاضی، علم مدیریت و... در مقطع لیسانس در کلیه گرایشهای رشته مدیریت، حسابداری، اقتصاد، صنایع، ریاضی کاربردی، عمران و آمار تدریس می‌شود. علاقه مندان به ادامه تحصیل در این رشته می‌توانند تنها از طریق کنکور مجموعه مدیریت کدرشته ۱۱۴۲ در این گرایش پذیرفته شوند. لازم به ذکر است فرصت ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع دکتری نیز در ایران موجود است و با توجه به کاربردهای فراوان این گرایش مدیریت در برنامه ریزی‌های ملی و منطقه‌ای، ترافیک و حمل و نقل، برنامه ریزی شهری، هوا و فضا، شیمی، مکانیک، خودروسازی و... فارغ التحصیلان این رشته فرصت اشتغال در کلیه مراکز تولیدی و صنعتی، خدماتی و پژوهشی را (حتی در زمینه‌های متفاوت از مدیریت) دارا می‌باشند.

مباحث این رشته:برنامه ریزی خطی، عدد صحیح، تحلیل حساسیت، برنامه ریزی آرمانی، تصمیم گیری چند متغیره، رتبه بندی و اولویت بندی و...

مدیریت

مدیریت فرایند به کارگیری مؤثر و کارآمد منابع مادی و انسانی در برنامه‌ریزی، سازماندهی، بسیج منابع و امکانات، هدایت و کنترل است که برای دستیابی به اهداف سازمانی و بر اساس نظام ارزشی مورد قبول صورت می‌گیرد. [۱]

محتویات

    ۱ تعریف
    ۲ سیر اندیشه‌های مدیریتی
        ۲.۱ اندیشه‌های نخستین مدیریتی
        ۲.۲ مکتب کلاسیک
        ۲.۳ مکتب نئوکلاسیک (روابط انسانی)
        ۲.۴ مکتب سیستمهای اجتماعی
        ۲.۵ مکتب اقتضایی
        ۲.۶ مکتب نوگرایی
    ۳ وظایف مدیریت
        ۳.۱ برنامه‌ریزی
        ۳.۲ سازماندهی
        ۳.۳ انگیزش
        ۳.۴ ارزیابی
    ۴ سطوح مدیریت
        ۴.۱ مدیریت عملیاتی
        ۴.۲ مدیریت میانی
        ۴.۳ مدیریت عالی
    ۵ شاخه‌های مدیریت
    ۶ منابع
    ۷ پانویس

تعریف

تاکنون، تعاریف متعددی برای مدیریت، ارائه شده است. برخی از مهمترین تعاریفی که ارایه شده، به قرار زیر است:

    هنر انجام امور به‌وسیله دیگران
    فرآیندی که طی آن تصمیم‌گیری در سازمان‌ها صورت می‌پذیرد
    انجام وظایف برنامه‌ریزی، سازماندهی، رهبری، هماهنگی و کنترل
    علم و هنر هماهنگی کوشش‌ها و مساعی اعضای سازمان و استفاده از منابع برای نیل به اهداف سازمانی
    بازی کردن نقش رهبر، منبع اطلاعاتی، تصمیم‌گیرنده و رابط برای اعضای سازمان[۲]

مدیریت از دید کارکردی شامل وظایفی همچون برنامه ریزی، تصمیم گیری، سازماندهی، نوآوری، هماهنگی، ارتباطات، رهبری، انگیزش و کنترل می‌گردد. این نوع تعاریف از مدیریت اگر چه با کمی و کاستی یا فزونی‌هایی در واژه‌های بیان کنندهٔ وظایف روبرو است، اما به نظر روان تر از تعاریفی است که می‌کوشند مدیریت را محصور به یک ویژگی خاص نمایند و یا ارزش فلسفی خاصی به مفهوم بیفزایند. با اینحال تعاریف متعدد از مدیریت با توجه به کارکردهای آن از سوی محققانی چون فایول و یا گیولیک دارای تفاوت‌هایی است که به سادگی نمی‌توان از آنها گذر کرد. آنچه واضح است علم مدیریت هنوز نتوانسته است تعریف خود را مدیریت کند.[۳]

تعریف ذیل، مفاهیم کلیدی مدیریت را در بردارد:

    مدیریت یک فرایند است.
    مفهوم نهفتهٔ مدیریت، هدایت تشکیلات انسانی است.
    مدیریت مؤثر، تصمیم‌های مناسبی می‌گیرد و به نتایج مطلوبی دست می‌یابد.
    مدیریت کارا به تخصیص و مصرف مدبرانه می‌گویند.
    مدیریت بر فعالیت‌های هدفدار تمرکز دارد.[۴]

سیر اندیشه‌های مدیریتی
اندیشه‌های نخستین مدیریتی

تمامی مسائل مدیریتی مطرح از ابتدای تاریخ بشر تا سال ۱۸۸۰ در این قسمت طبقه‌بندی می‌شود. مسائلی نظیر سیستم‌های اداری و مدیریتی سومری‌ها، مصری‌ها، ایرانیان باستان و مواردی نظیر ساخت اهرام ثلاثه مصر و ساخت دیوار چین در این حوزه طبقه‌بندی می‌شود.
مکتب کلاسیک

این تئوری‌ها از سال ۱۸۸۰ تا ۱۹۲۰ شروع شدند و به ۳ دستهٔ کلی تقسیم می‌شوند:

    مکتب مدیریت علمی فردریک تیلور
    مکتب مدیریت اداری (اصول‌گرایان) هنری فایول
    نظریهٔ بروکراسی آرمانی ماکس وبر

محوریت بحث نظریه‌های مدیریت کلاسیک دستیابی به حداکثر کارایی در سازمان می‌باشد. کلاسیک‌ها به سازمان رسمی توجه داشتند و وجود سازمان غیر رسمی را مضر می‌دانستند. دیدگاه‌های کلاسیک شامل یک نگرش صرفاً مکانیکی به سازمان و افراد بوده است. کلاسیک‌ها انسان را همردیف با سایر عناصر تولید می‌دانستند و برای آن هویت مستقل قائل نبودند.
مکتب نئوکلاسیک (روابط انسانی)

در سال ۱۹۲۰ تا ۱۹۵۰، در حالی که غرب رکود اقتصادی را تجربه می‌کرد، برخی از دانشمندان علوم اجتماعی به رهبری التون مایو مطالعاتی را دربارهٔ چگونگی واکنش کارکنان به میزان تولید در صورت تغییر شرایط کاری، طراحی شغل و محرک‌های مدیری آغاز کردند. بخش اعظم این مطالعات در یکی از واحدهای شرکت وسترن الکتریک در شهر هاثورن صورت گرفت که بعدها به مطالعات هاثورن مشهور شد.[۵] نئوکلاسیک‌ها بر جنبه‌های انسانی مدیریت تأکید می‌کردند. طرفداران این روش معتقد بودند که مدیریت باید توجه خود را بر افراد متمرکز کند؛ به بیان دیگر متغیرهای اجتماعی را مؤثرتر از متغیرهای فیزیکی می‌دانستند.[۵] عمده فعالیت‌هایی که در این دوره انجام شد به دو دستهٔ زیر تقسیم می‌شود:

    مطالعات هاثورن
    نگرش رفتاری (مدیریت) که بر این مبنا استوار بود که مدیرانی که روابط انسانی خوبی در محیط کار برقرار می‌کنند می‌توانند به بهره‌وری دست یابند. به علاوه، جنبش روابط انسانی مرحله‌ای را ایجاد کرد که تکامل یافتهٔ آن امروز به‌عنوان رشتهٔ رفتار سازمانی، یعنی مطالعهٔ افراد و گروه‌ها در سازمان مطرح است.[۶]

مکتب سیستمهای اجتماعی

نگرش سیستمی، که تقریباً از دههٔ ۱۹۵۰ در مدیریت مرسوم شد. طرفداران این نظریه معتقدند نگرش سیستمی بهترین طریق برای وحدت بخشیدن به مفاهیم و نظریه‌های مدیریت و دستیابی به نظریه‌ای جامع است.[۷] مکتب سیستم‌های اجتماعی باعث شد که مطالعهٔ مسائل سازمان‌ها به صورت چند بعدی شود و نیز باعث پیدایش و تکامل تئوری سیستم‌ها شد.
مکتب اقتضایی

مکتب اقتضایی (رهیافت اقتضایی)(۱۹۶۰ تاکنون) این مکتب با عناوین دیگری چون موقعیت گرایی، محیط گرایی و شرایط گرایی آمده است. این مکتب که بیشتر طرز فکری درباره سازمان، مدیریت و پدیده هاست به این موضوع اشاره دارد که در شرایط گوناگون و بسته به اقتضائات زمانی، مکانی و موقعیتی است که می‌توان درباره یک موضوع اظهار نظر کرد. به عبارتی در حالیکه اندیشمندان مکاتب کلاسیک و نئوکلاسیک به اصول جهانشمول و همیشگی باور داشتند و راهکارهای ارائه شده توسط خودشان را برای همه شرایط مناسب می‌دانستند، در مکتب اقتضائی چیزی به نام بهترین وجود ندارد. بلکه این اقتضائات است که نشان می‌دهد در "آن مورد خاص" چه چیز بهترین است. برای مثال در حالیکه در بعضی از شرایط مدیریت مکانیکی برای سازمان راهگشا و مفید است، ممکن است با تغییر شرایط به سبک دیگری از مدیریت (مدیریت ارگانیک) احتیاج باشد.
مکتب نوگرایی

در مطالعات مدیریت امروز بسیاری از نظریه‌ها از ترکیب تئوری‌های کلاسیک‌ها و نئوکلاسیک‌ها شکل گرفته است. پیروان جدید جنبش مدیریت علمی بر تصمیم‌گیری‌های علمی، به کارگیری رایانه و ابزارهای تصمیم‌گیری تأکید دارند. گروه نظریه‌پردازان امروزی روابط انسانی، از بهبود و بازسازی سازمان صحبت می‌کنند و جای اصول‌گرایان را کسانی گرفته‌اند که معتقدند قبل از آنکه بتوان به اصولی پایبند شد لازم است مدیران زیادی را به طور عملی مورد مطالعه قرار داد.[۸] نظریات این دوره را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم کرد:

    نگرش کمی مدیریت، که هدفش کاربرد روش علمی برای حل مسائل فنی در سطح وسیع است. مدیریت کمی سه شاخهٔ اصلی دارد: علم مدیریت یا تحقیق در عملیات، مدیریت عملیاتی و سیستم‌های اطلاعاتی مدیریت
    نگرش اقتضایی. اساس این نگرش که به آن نگرش موقعیتی نیز گفته می‌شود بر این استوار است که یک الگوی مدیریت برای همهٔ موقعیت‌ها به‌عنوان بهترین راه وجود ندارد. وظیفهٔ مدیر این است که تعیین کند چه روشی، در چه موقعیت خاصی، تحت چه شرایط ویژه‌ای و در چه زمان بخصوصی بهترین زمینه را برای نیل به اهداف مدیریت فراهم می‌کند.[۹]
    جنبش جدید روابط انسانی. در طول بیست سال گذشته نظریه‌های دیگری در مدیریت معاصر با نگرش روابط انسانی پدید آمده است که از این قبیل نظریه‌ها می‌توان به نظریه زد اشاره کرد.[نیازمند منبع]

وظایف مدیریت

پیتر دراکر، وظیفه مدیران را بازاریابی و نوآوری می‌داند.[۱۰] در عین حال، متون جدیدتر عمده وظایف مدیران را برنامه‌ریزی، سازماندهی، رهبری، استخدام و کنترل می‌دانند.[۱۱] برخی از منابع، استخدام را از فهرست فوق حذف کرده‌اند[۱۲] و برخی نیز هماهنگی را جایگزین آن نموده‌اند.
برنامه‌ریزی
نوشتار اصلی: برنامه‌ریزی

برنامه‌ریزی یا طرح‌ریزی یعنی اندیشیدن از پیش. متخصصین از زوایای متعدد برای برنامه‌ریزی تعاریف متعددی ارائه کرده‌اند که برخی از آنها از این قرار است:

    تعیین هدف، یافتن و ساختن راه وصول به آن،
    تصمیم‌گیری در مورد اینکه چه کارهایی باید انجام گیرد،
    تجسم و طراحی وضعیت مطلوب در آینده و یافتن و ساختن راه‌ها و وسایلی که رسیدن به آن را فراهم کند،
    طراحی عملیاتی که شیئی یا موضوعی را بر مبنای شیوه‌ای که از پیش تعریف شده، تغییر بدهد.[نیازمند منبع]

سازماندهی
نوشتار اصلی: سازماندهی

سازماندهی فرآیندی است که طی آن تقسیم کار میان افراد و گروه‌های کاری و هماهنگی میان آنان، به منظور کسب اهداف صورت می‌گیرد.[۱۳]
انگیزش
نوشتار اصلی: رهبری سازمان

رهبری یا هدایت یعنی تلاش مدیر برای ایجاد انگیزه و رغبت در زیردستان جهت دست یافتن به اهداف سازمان.[۱۴]
ارزیابی

کنترل، تلاش منظمی است در جهت رسیدن به اهداف استاندارد، طراحی سیستم بازخورد اطلاعات، مقایسهٔ اجزای واقعی با استانداردهای از پیش تعیین شده و سرانجام تعیین انحرافات احتمالی و سنجش ارزش آنها بر روند اجرایی که در بر گیرندهٔ حداکثر کارایی است.[۱۵]
سطوح مدیریت

مدیریت در سازمان‌های بزرگ معمولاً از سه سطح برخوردار است[۱۶]:

    مدیریت عملیاتی (سرپرستی)
    مدیریت میانی
    مدیریت عالی

مدیریت عملیاتی

برنامه عملیاتی نوعی برنامهٔ تفصیلی و کوتاه مدت است که موجب مراجعه کمتر زیردستان به مدیران جهت کسب تکلیف و همچنین کم کردن مراجعهٔ مدیران به کارکنان جهت نظارت بر عملکرد آنان می‌باشد. مدیران رده عملیاتی بیشتر وقتشان را با زیردستان، مقداری از آن را با همکاران و اندک زمانی را با ما فوقها یا خارج از سازمان می‌گذرانند.[۱۷]
مدیریت میانی

مدیران میانی به طور مستقیم به مدیران رده بالا گزارش می‌دهند. کارشان مدیریت بر سرپرستان است و نقش حلقه واسط را میان مدیریت عالی و مدیران عملیاتی به عهده دارند. بیشتر وقت مدیران میانی به تحلیل داده‌ها، آماده کردن اطلاعات برای تصمیم گیری، تبدیل تصمیم‌های مدیریت به پروژه‌های معین برای سرپرستان و جهت دادن به نتایج کار مدیران عملیاتی اختصاص می‌یابد.[۱۸]
مدیریت عالی

استراتژیها و خطمشی‌های سازمانی توسط رییس سازمان، مدیر کل و معاونین تدوین م گردند..[۱۹] مدیری که در نقشهای عملیاتی و میانی بوده می‌تواند به مدیریت عالی راه یابد. بخش اعظم کار مدیران عالی از نظر پویایی و مشغله نظیر کار مدیران عملیاتی می‌باشد.[۲۰] تصمیمات استراتژیک، جامع وبلند مدت دراین سطح انجام می‌گیرد.
شاخه‌های مدیریت

    مدیریت دولتی
    مدیریت صنعتی
    مدیریت بازرگانی
    مدیریت شهری
    مدیریت استراتژیک
    مدیریت منابع انسانی
    مدیریت ریسک
    مدیریت بحران
    مدیریت آموزشی
    مدیریت کارآفرینی
    مدیریت کسب و کارهای کوچک
    مدیریت بازاریابی
    مدیریت مالی
    مدیریت هتلداری و جهانگردی
    مدیریت گمرکی
    مدیریت کیفیت
    مدیریت تکنولوژی
    مدیریت تحقیقات و فناوری
    پژوهش عملیاتی (علوم مدیریت)

بهینه‌سازی (ریاضیات)

بهینه‌سازی ریاضی یا برنامه‌ریزی ریاضی در ریاضیات، اقتصاد، مدیریت به برگزیدن بهترین عضو از یک مجموعه از اعضای دست یافتنی اشاره می‌کند. در ساده ترین شکل تلاش می‌شود که با گزینش نظام مند داده ها از یک مجموعه قابل دستیابی و محاسبه مقدار یک تابع حقیقی مقدار بیشینه و کمینه آن به دست آید‎.‎ در قلمرو مدیریت اصولا دوفرض وجود دارد: 1)نبود محدودیت در منابع 2)وجود محدودیت در منابع که اگر فرض نخست را بپذیریم میتوان از روشهایی چون گرفتن مشتق اول و دوم مقدار بهینه را برآورد کرد و چنانچه فرض دوم پذیرفته شود بسته به نوع مسائل سازمانی واقتصادی میتوان مدلهایی را چون:مدل خطی،عدد صحیح،آرمانی،غیر خطی،ضریب لاگرانژ،قطعی یا احتمالی و... طراحی کرد و با بهره گیری از روشهای موجود به سوی نقطه بهینه حرکت کرد.

اوپن‌سیم

اوپن‌سیم (به انگلیسی: OpenSim) یک نرم‌افزار متن باز برای شبیه سازی، مدل‌سازی و آنالیز در زمینه بیومکانیک است.هدف این نرم ارائه ابزار رایگان و گسترده برای تحقیق در زمینه بیومکانیک و علم کنترل موتور است.

اوپن‌سیم طیف گسترده ای از مطالعات در مورد آنالیز دینامیک راه رفتن ، عملکردهای ورزشی، شبیه سازی روش های جراحی، آنالیز عملکرد مفاصل ، طراحی دستگاه های پزشکی و شبیه سازی حرکات انسان ها و حیوانات را فراهم میکند.این نرم‌افزار تجزیه و تحلیل دینامیک معکوس و شبیه سازی دینامیک رو به جلو را انجام میدهد. اوپن‌سیم در صدها آزمایشگاه بیومکانیک در سراسر جهان برای مطالعه حرکت ها مورد استفاده قرار گرفته است و دارای جامعه توسعه دهنده نرم‌افزاری است.

اوپن‌سیم یکی از برنامه های شاخص از سیم بایوس در سازمان ملی بهداشت آمریکا در مرکز محاسبات پزشکی در دانشگاه استنفورد است. سیم بایوس که در سال ۲۰۰۴ در جهت توسعه ابزارهای محاسباتی برای فیزیک مبتنی بر مدل سازی و شبیه سازی ساختارهای زیستی تأسیس شد.
تاریخچه

اوپن سبم ۱.۰ در ۲۰، آگوست ۲۰۰۷ ارایه شد و دارای قابلیت هایی چون بازدید دستگاه عضلانی اسکلتی انسان، وارد کردن مدل هایی که در ای آی ام ام (Musculographics Inc.) طراحی شده اند، ویرایش مسیرهای عضلانی و تولید مدل شبیه سازی شده از روی داده هابود.
اوپن سیم ۱.۱ در ۱۱، دسامبر سال ۲۰۰۷ منتشر شد که قابلیت های جدیدی مانند موقیت دوربین برای ضبط فیلم های شبیه سازی کاربران . یک آنالیزر با ضریب خطای کم برای محاسبه ی توابع تک تک عضلات به آن اضافه شد.
اوپن سیم ۲.۲.۱ در ۱۱ آوریل ۲۰۱۱ منتشر شد.آخرین و جدیدترین اوپن سیم دارای رابط کاربری است و به کاربر اجازه میدهد که حرکت های عضلانی را مرزبندی کند و محرک های مربوط به استاتیک را بهینه سازی کند.

بیومکانیک

بیومکانیک (به انگلیسی: Biomechanics) استفاده از اصول مکانیک در سیستم های بیولوژیکی مانند انسان، جانوران، گیاه، اندام، یاخته(سلول) است.[۱] شاید یکی از بهترین تعاریف از بیومکانیک را هربرت هتزه در سال ۱۹۷۴ میلادی بیان کرده است:"بیومکانیک مطالعه ساختار و عملکرد سیستم های بیولوژیکی با استفاده از روش های مکانیک است"[۲] واژه بیومکانیک در ابتدای دهه ۱۹۷۰ توسعه یافت، که توصیف کننده استفاده از مهندسی مکانیک در سامانه‌های زیست‌شناسی و پزشکی است.[۳] در یونان مدرن از آن به عنوان εμβιομηχανική یاد می‌شود.[۴]
صفحه‌ای از کارهای اولیه بیومکانیک

محتویات

    ۱ تاریخچه
        ۱.۱ قدمت
        ۱.۲ رنسانس
    ۲ زیر شاخه ها
    ۳ نرم افزار
    ۴ جستارهای وابسته
    ۵ مجلات علمی
    ۶ جوامع و انجمن ها
    ۷ پیوند به بیرون
    ۸ منابع

تاریخچه
قدمت

ارسطو اولین کتاب بیومکانیک را با عنوان حرکت حیوانات (Movement of Animals) نوشت. او نه تنها بدن حیوانات را به شکل یک سیستم مکانیکی دید بلکه سوالاتی در زمینه ی تفاوت فیزیولوژیکی در تصوری که از انجام یک عمل میشود و خود آن عمل در واقعیت مطرح کرد.از مثال های ساده ای از تحقیقات بیومکانیک می توان از مطالعه بر روی حرکت اندام ها، آیرودینامیک در پرندگان ، حشرات و مگس- دینامیک شاره‌ها در شناکردن ماهی ها و به طور کلی تمام حرکاتی که موجودات زنده از تک سلولی ها تا اندامگان انجام میدهند را ،میتوان نام برد و بیومکانیک انسان در هسته ی حرکت‌شناسی جای دارد.
رنسانس

شاید لئوناردو داوینچی اولین دانشمند به معنای واقعی در بیومکانیک نام برد،چرا که او برای اولین بار به مطالعه آناتومی در زمینه مکانیک پرداخت. او نیروهای عضلات،منشاء و پایان آنها و چگونگی عملکرد مفاصل را بررسی کرد. او همچنین تلاش کرد که خصوصیات برخی از جانوران را در ماشین خود تقلید کند. برای مثال او پرواز پرندگان را مورد مطالعه قرار داد تا به وسایل لازم برای پرواز انسان را دست یابد.از آنجا که اسب منبع اصلی قدرت مکانیکی در آن زمان بود ، او با مطالعه ی سیستم عضلات ماشینی را طراحی کند که بازدهی بهتری نسبت به این حیوان بدهد.[۵]
زیر شاخه ها

    ارگونومی (حرکت شناسی و روان شناسی)
    حرکت‌شناسی یا کینزیولوژی
    انالیز جنبش حیوانات
    بیومکانیک ارتوپدی و اسکلتی عضلانی
    بیومکانیک قلب و عروق
    ایمپلنت و ارتز و اندام مصنوعی
    توانبخشی
    بیومکانیک ورزش
    اندازه گیری رشد موجودات (الومتری)

اثر فشاربرقی

یکی از ویژگی‌های غیرمعمولی که برخی سرامیک‌ها از خود بروز می‌دهند، پدیدهٔ پیزوالکتریک یا اثر فشاربرقی است. با اعمال نیروی خارجی، دوقطبی‌های این سرامیک‌ها تحریک می‌شوند و میدان الکتریکی ایجاد می‌شود. وارون کردن اثر نیرو (مثلاً از کششی به فشاری) جهت میدان را معکوس می‌کند.

از مواد پیزوالکتریک در مبدل‌ها و وسایلی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند یا برعکس استفاده می‌شود. کاربردهای نام‌آشنایی از جمله پیکاپ گرامافون، میکروفون‌ها، مولدهای ماوراء صوت و حسگرهای سونار از خاصیت پیزوالکتریک استفاده می‌کنند. در پیکاپ گرامافون همچنان که قلم شیارهای رکورد را می‌پیماید یک اختلاف فشار به مادهٔ پیزوالکتریک موجود در پیکاپ وارد می‌شود که نهایتاً به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. این سیگنال قبل از ورود به بلندگو تقویت می‌شود. خاصیت پیزوالکتریک یک ویژگی مواد کریستالی دارای ساختار پیچیدهٔ بدون تقارن است. رفتار پیزوالکتریک یک پلی‌کریستال بوسیلهٔ گرم کردن بالاتر از دمای کوری و سپس خنک کردن تا دمای اتاق در مجاورت میدان الکتریکی قوی بهبود می‌یابد.

اثر پیزوالکتریک توانایی برخی مواد می‌باشد برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی. این اثر را برادران کوری، پی‌یر و ژاک کوری، در دههٔ ۱۸۸۰ کشف کردند. موادی که این پدیده را از خود بروز می‌دهند مواد پیزوالکتریک نامیده می‌شوند. اثر پیزوالکتریک در انواع بسیاری از مواد از جمله تک بلورها، سرامیک‌ها، بسپارها و مواد مرکب دیده می‌شود. تولید اختلاف پتانسیل الکتریکی در برخی بلورهای نارسانا مثل کوارتز تحت کشش یا فشار معکوس هم‌اند و هر چه میزان فشار یا کشش بیش‌تر باشد، اختلاف پتانسیل تولید شده بیش‌تر است. اثر پیزوالکتریک معکوس به معنی تغییر شکل آن‌ها بر اثر اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی است. اگر دو وجه روبرویی در هر یک از این بلورها را به اختلاف پتانسیل متناوب الکتریکی وصل کنیم، تغییر شکل متناوبی در آن رخ می‌دهد و به ارتعاش در می‌آید.

محتویات

    ۱ مقدمه
    ۲ تاریخچه
        ۲.۱ اکتشاف و پژوهش‌های اولیه
        ۲.۲ جنگ جهانی اول و پس از آن
        ۲.۳ جنگ جهانی دوم و پس از آن
    ۳ ساز و کار و ساختمان
    ۴ طبقه‌بندی کریستال‌ها
    ۵ مواد
        ۵.۱ کریستال‌های ذاتی
        ۵.۲ سایر مواد طبیعی
        ۵.۳ کریستال‌های دست‌ساز
        ۵.۴ سرامیک‌های دست‌ساز
        ۵.۵ پیزوسرامیک‌های بدون سرب
        ۵.۶ پلیمرها
    ۶ کاربردها
        ۶.۱ منابع با ولتاژ و توان بالا
        ۶.۲ حسگرها
        ۶.۳ پیزوالکتریک در نانو
    ۷ جستارهای وابسته
    ۸ واژه‌نامه
    ۹ منابع
        ۹.۱ استانداردهای بین‌المللی
    ۱۰ پیوند به بیرون

مقدمه

پیزوالکتریک بار الکتریکی‌ای است که در مواد جامد مشخصی به علت فشار مکانیکی انباشته می‌شود (به ویژه در کریستال‌ها، بعضی سرامیک‌ها و مواد آلی مانند استخوان، DNA و پروتئین‌های مختلف). واژه پیزوالکتریک یعنی الکتریسیتهٔ ناشی از فشار که از لغت یونانی به معنای فشردن گرفته شده و الکتریک نماد عنبر است (یک منبع قدیمی جریان الکتریکی).

اثر پیزوالکتریک از ارتباط خطی بین حالت مکانیکی و الکتریکی در مواد بلورین و شفاف بدون تقارن مرکزی درک می‌شود.

اثر پیزوالکتریک یک فرایند برگشت‌پذیر است؛ موادی که به طور مستقیم اثر پیزوالکتریک (تولید داخلی بار الکتریکی به دلیل اعمال نیروی مکانیکی) را انباشته می‌کنند اثر پیزوالکتریک معکوس (تولید داخلی نیروی مکانیکی در اثر اعمال میدان الکتریکی) را نیز انباشته می‌کنند.

به عنوان مثال سرامیک‌های ‎PZT (Pb[ZrxTi۱-x]O۳ ۰≤x≤۱)‎ اگر به اندازه ۰٫۱ درصد از ابعادشان تغییر شکل دهند نیروی پیزوالکتریک قابل اندازه‌گیری تولید خواهند کرد. برعکس اگر میدان الکتریکی به آن‌ها اعمال شود به اندازه ۰٫۱ درصد از ابعادشان تغییر شکل خواهند داد. پیزوالکتریک استفاده‌های مفیدی دارد از جمله تولید و ردیابی صوت، تولید ولتاژهای بالا، تولید فرکانس الکترونیکی، میکروبالانس‌ها (ترازوهای بسیار دقیق) و متمرکز کردن پرتوهای نور در مقیاس بسیار بزرگ. این پدیده همچنین بنیانی برای بسیاری از تکنیک‌های علمی و سودمند در مقیاس اتمی است؛ بررسی میکروسکوپی مثل STM، AFM، MTA SNOM و... همچنین استفاده‌های روزمره به عنوان منبع احتراق برای سیگار.
تاریخچه
اکتشاف و پژوهش‌های اولیه

اثر پیروالکتریک (تولید پتانسیل الکتریکی در پاسخ به دما) در اواسط قرن هجدهم توسط کارل لینائوس[و ۱] و فرنز آپینوس[و ۲] مطالعه شد و با الهام از این موضوع رنه جاست هاووی[و ۳] و آنتونی سزار بکورل[و ۴] ادعا کردند بین فشار مکانیکی و بار الکتریکی رابطه‌ای وجود دارد گرچه آزمایش‌های آن‌ها نتیجهٔ قاطعی نداد.

اولین اثبات تجربی اثر پیزوالکتریک در سال ۱۸۸۰ توسط برادران پیری کیوری[و ۵] و جکوئیز کیوری[و ۶] انجام شد. آن‌ها دانششان را از پیروالکتریک با درکشان از ساختار کریستالی اساسی ترکیب کردند که منجر به پیش‌بینی رفتار کریستال‌ها شد و اثبات کردند کریستال‌های ترمالین، کوارتز، زبرجد هندی، نیشکر و پتاسیم سدیم تارترات (نمک راشل) خاصیت پیزوالکتریک دارند. کوارتز و نمک راشل بیش‌ترین پیزوالکتریک را در خود انباشته می‌کنند. کیوری‌ها اثر پیزوالکتریک معکوس را پیش‌بینی نکردند، اثر معکوس با روابط ریاضی توسط گابریل لیپمان[و ۷] در سال ۱۸۸۱ از قوانین ترمودینامیک نتیجه شد. کیوری‌ها بلافاصله وجود اثر معکوس را تأیید کردند و به تحقیقات خود ادامه دادند تا اثبات کامل تغییر شکل الکتریکی-الاستیکی-مکانیکی سرامیک‌های پیزوالکتریک را بدست آورد.

در چند دهٔ بعد، پیزوالکتریک یک پدیدهٔ کمیاب آزمایشگاهی باقی ماند. کارهای بیش‌تری برای تعریف ساختار کریستال‌هایی که پیزوالکتریک را در خود ذخیره می‌کنند انجام شد که در سال ۱۹۱۰ با انتشار کتابی با موضوع فیزیک کریستال‌ها[و ۸] به اوج خود رسید که ۲۰ دستهٔ کریستال طبیعی را که قابلیت ذخیرهٔ پیزوالکتریک داشتند، شرح داد و ثابت‌های پیزوالکتریک را با دقت زیاد توسط تحلیل‌ها و آمارهای کششی بدست آورد.
جنگ جهانی اول و پس از آن

اولین استفادهٔ عملی از دستگاه‌های پیزوالکتریک، سونار (دستگاه کاشف زیردریایی بوسیله امواج صوتی) بود که در جنگ جهانی اول توسعه پیدا کرد. در سال ۱۹۱۷ در فرانسه پائول لانگ وین و همکارانش روی یک آشکارگر ماوراء صوت کار کردند. دستگاه از یک مبدل ساخته شده بود که از کریستال‌های نازک کوارتز که با دقت بین دو صفحهٔ نازک فولاد متصل شده بودند و یک هیدروفن (دستگاهی که اصوات زیر آب را ثبت می‌کند) برای شناسایی و بازگرداندن انعکاس صوت، تشکیل شده‌بود. با فرستادن صوت فرکانس بالا از مبدل و اندازه‌گیری مدت زمان رفت و برگشت صدا می‌توان فاصله تا شیء مورد نظر را اندازه‌گیری کرد.

استفادهٔ موفقیت‌آمیز پیزوالکتریک در سونار موجب شد علاقهٔ فزاینده‌ای در توسعهٔ دستگاه‌های پیزوالکتریک ایجاد شود. در چند دههٔ بعد، مواد و کاربردهایی جدیدی از پیزوالکتریک کشف شد.

دستگاه‌های پیزوالکتریک در بسیاری از زمینه‌ها جا باز کردند. دستگاه ضبط صدای سرامیکی هم ارزان و هم دقیق بود و آسان‌تر ساخته می‌شد. پیشرفت مبدل‌های ماوراء صوت موجب شد سنجش گران‌روی (ویسکوزیته) و کشسانی در مایعات و جامدات آسان‌تر شود که نتیجهٔ آن پیشرفتی عظیم در مطالعه بر روی مواد بود. بازتاب سنج‌های ماوراء صوت می‌توانستند ترک‌های فلزات را در ریخته‌گری بیابند که موجب افزایش ایمنی ساختار شد.
جنگ جهانی دوم و پس از آن

در جریان جنگ جهانی دوم گروه‌های غیر مستقل پژوهش در ایالات متحدهٔ آمریکا، روسیه و ژاپن دستهٔ جدیدی از مواد ساخت بشر را کشف کردند که فروالکتریک نام گذاری شد و خیلی بیش‌تر از مواد طبیعی پیزوالکتریک را ذخیره می‌کردند و موجب علاقه‌ای وافر در توسعهٔ تیتانات باریم و بعدها ZrTiO3 با ویژگی‌هایی منحصربفرد شد.

یک نمونهٔ مهم کاربرد پیزوالکتریک توسط آزمایشگاه‌های تلفن بل توسعه یافت. به دنبال جنگ جهانی اول فردریک بر روی تلفن بیسیم در دانشکدهٔ مهندسی مشغول به کار بود که باعث توسعهٔ کریستال “AT cut” شد. کریستالی که در محدودهٔ دمایی وسیعی مورد استفاده قرار می‌گرفت. این به لوازم فرعی سنگینی که کریستال قبلی نیاز داشت، نیاز نداشت. نتیجهٔ آن تسهیل استفاده در صنایع هوایی بود. با استفاده از رادیو در صنعت، هواپیماها می‌توانستند حملات دسته جمعی هماهنگ انجام دهند.

پیشرفت دستگاه‌های پیزوالکتریک و علم مواد منحصراً در داخل کمپانی‌های توسعه دهنده نگهداری شد که بیش از همه به علت شروع جنگ همچنین برای محفوظ داشتن حق امتیاز بود. کریستال‌های کوارتز اولین موادی بودند که از آن‌ها بهره‌برداری شد، اما دانشمندان به دنبال موادی با کارایی عالی بودند. با وجود پیشرفت در علم مواد و کامل شدن فرآیند تولید، بازار ایالات متحده به آن سرعت رشد نکرد. بدون بازار مصرف جدید، پیشرفت صنعت پیزوالکتریک ایالات متحده با مشکل جدی مواجه بود.

در مقابل تولید کننده‌های ژاپنی اطلاعاتشان را به اشتراک گذاشتند و به سرعت، هم از نظر فنی و هم از نظر تولیدی در مسابقه پیروز شدند و بازارهای جدیدی برای محصولات خود به وجود آوردند. تلاش‌های ژاپنی‌ها در علم مواد موجب ساخت مواد پیزوالکتریک جدیدی شد که با ایالات متحده رقابت می‌کرد، اما بدون محدودیت گران حق امتیاز. بیش‌تر پیشرفت‌های ژاپنی‌ها در علم پیزوالکتریک شامل طراحی‌های جدید در صافی‌های پیزوسرامیک برای رادیوها، تلویزیون‌ها، پیزوبوزر‌ها (تولید صدای تیز و تند)، مبدل‌های صدا که می‌توانند مستقیماً به مدارهای الکتریکی متصل شوند و چاشنی‌های پیزوالکتریک که برای سیستم موتورهای کوچک (و بریان‌کن‌ها) جرقه تولید می‌کنند، بود. مبدل‌های ماوراء صوت که امواج را به هوا می‌فرستند مدت زیادی وجود داشتند اما اولین استفادهٔ تجاری در کنترل‌های تلویزیون بود. امروزه این مبدل‌ها بر روی انواع مختلف ماشین‌ها به عنوان ردیاب کاربرد دارند و به راننده کمک می‌کنند فاصلهٔ عقب ماشین تا اجسامی که در سر راه آن قرار دارد را بفهمد.
ساز و کار و ساختمان

ذات اثر پیزوالکتریک به دوقطبی‌های الکتریکی لحظه‌ای در جامدات مربوط می‌شود. سطح خارجی ممکن است در شبکهٔ کریستالی با بار نامتقارن محیطی تحریک شده باشد (از جمله درBaTiO۳ و PZTها) یا ممکن است مستقیماً توسط گروه‌های مولکولی حمل شود (به عنوان مثال در نیشکر). چگالی دوقطبی یا پلاریزاسیون [Cm/m۳] به سادگی با نتیجه‌گیری از دوقطبی‌های لحظه‌ای در واحد حجم سلول واحد برای کریستال‌ها محاسبه می‌شود. همچنان‌که هر دوقطبی یک بردار است، چگالی دوقطبی نیز بردار است (یک کمیت برداری است). دوقطبی‌های نزدیک هم در مناطقی به نام قلمرو ویس جهت‌گیری می‌کنند. این قلمروها معمولاً تصادفی جهت‌دار می‌شوند اما می‌توانند توسط فرآیند قطبی‌سازی (با قطبی‌سازی مغناطیسی متفاوت است) هم‌جهت شوند، فرآیندی که یک میدان الکتریکی قوی (معمولاً در دماهای بالا) به جسم اعمال می‌شود. تمام مواد پیزوالکتریک قطبی نمی‌شوند.

نکتهٔ قطعی در مورد اثر پیزوالکتریک تغییر قطبش هنگام اعمال فشار مکانیکی است که ممکن است به علت ایجاد آرایش فضایی جدید دوقطبی‌ها یا به علت جهت‌گیری مولکول‌های قطبی لحظه‌ای تحت اثر نیروی خارجی باشد سپس خاصیت پیزوالکتریک در اثر تنوع در قدرت دوقطبی‌ها یا جهت آن‌ها یا هر دو به وجود آید. این اثر بستگی دارد به:

    جهت گیری دوقطبی‌ها درون کریستال
    تقارن کریستال
    فشار مکانیکی اعمالی

تغییر در قطبش در تغییر چگالی سطحی بار در سطوح کریستالی ظاهر می‌شود یعنی تنوع میدان الکتریکی در سطوح، چون که واحد چگالی بار سطحی و قطبش یکسان است ‎[C/m۲] = [Cm/m۳]‎. اگرچه خاصیت پیزوالکتریک بر اثر تغییر در چگالی بار سطحی سبب نمی‌شود، اما به علت چگالی دو قطبی در سطح سبب می‌شود. به عنوان مثال اگر به یک سانتی‌متر مکعب کواتز ۲ کیلونیوتن نیرو وارد شود ۱۲۵۰۰ ولت اختلاف پتانسیل ایجاد می‌کند.

خاصیت پیزوالکتریک اثر ترکیب شدهٔ رفتار الکتریکی ماده است.
طبقه‌بندی کریستال‌ها

از ۳۲ گروه کریستال، ۲۱ گروه تقارن مرکزی ندارند و از این‌ها ۲۰ گروه خاصیت پیزوالکتریک دارند (گروه ۲۱ام کلاس مکعب ۴۳۲ است) که ۱۰ تا از آن‌ها کلاس کریستال قطبی را نشان می‌دهند که قطبش خودبه‌خودی بدون فشار مکانیکی را دارا هستند و خاصیت پیروالکتریک را ذخیره می‌کنند. اگر دوقطبی لحظه‌ای توسط میدان الکتریکی معکوس شود به آن ماده فروالکتریک گویند.

کلاس‌های کریستالی قطبی: ۱، ۲، m، mm۲، ۴، ۴ mm، ۳، ۳m، ۶، ۶ mm.

کلاس‌های کریستالی پیزوالکتریک: ۱، ۲، m، ۲۲۲، mm۲، ۴، ۴، ۴۲۲، ۴ mm، ۴۲m، ۳، ۳۲، ۳m، ۶، ۶، ۶۲۲، ۶ mm، ۶۲m، ۲۳، ۴۳m.

کریستال‌های قطبی بدون اعمال فشار مکانیکی نیز قطبی هستند. اثر پیزوالکتریک خود به خود بر اثر قدرت یا جهت قطبش یا هر دو آشکار می‌شود. از طرف دیگر کریستال‌های پیزوالکتریک غیرقطبی در اثر ایجاد دو قطبی فقط بر اثر اعمال فشار مکانیکی به وجود می‌آید. در این کریستال‌ها، تنش کریستال را از گروه غیرقطبی به گروه قطبی تبدیل می‌کند.
مواد

بسیاری مواد چه طبیعی چه ساختهٔ دست بشر پیزوالکتریک را ذخیره می‌کنند.
کریستال‌های ذاتی

    برلینیت[و ۹] (AlPO۴) یک فسفات معدنی کمیاب که از نظر ساختمانی مشابه کوارتز است
    نیشکر
    کوارتز
    نمک راشل
    زبرجد هندی
    مواد معدنی گروه تورمالین

سایر مواد طبیعی

    استخوان: استخوان بی‌آب بعضی خواص پیزوالکتریک را ذخیره می‌کند. مطالعات فوکادا و بقیه نشان داد این‌ها به خاطر کریستال‌های آپاتایت که متقارن مرکزی هستند نیست بلکه به خاطر کلاژن است. کلاژن در ساختارش جهت‌گیری محوری قطبی مولکول‌های دوقطبی را ذخیره می‌کند و می‌توان آن‌ها را بیوالکترت محسوب کرد، یک نوع مادهٔ دی‌الکتریک که فضای بار شبه ثابت و بار دوقطبی را ذخیره می‌کند. وقتی تعدادی از مولکول‌های کلاژن در یک جهت تحت فشار قرار می‌گیرند مقدار بار زیادی از داخل به سطح نمونه حمل می‌شود که انتظار می‌رود دلیل به وجود آمدن پتانسیل باشد.

اثر پیزوالکتریک عموماً به عنوان یک حسگر نیروی بیولوژیکی عمل می‌کند. این اثر در تحقیقات انجام شده در دانشگاه پنسیلوانیا در اواخر دهه ۱۹۷۰ و اوایل ۱۹۸۰ به کار گرفته شد که در نتیجه مشخص گردید استفادهٔ پیوسته از پتانسیل الکتریکی می‌تواند هم تخریب استخوان‌ها و هم رشد استخوانها را (بسته به پلاریته یا قطبیت آنها) باعث شود. مطالعات بیش‌تر انجام گرفته در دههٔ ۱۹۹۰ معادلهٔ ریاضی را فراهم نمود که شباهت انتشار موج استخوان‌های بلند را همانند کریستال‌های شش گوشه (کلاس ۶) تایید می‌کرد.

    تاندون
    ابریشم
    چوب (به علت تار و پود پیزوالکتریک آن)
    مینای دندان
    عاج دندان

کریستال‌های دست‌ساز

    گالیم ارتوفسفاته (GaPO۴) کرستالی مشابه کوارتز
    لانگاسیت (La۳Ga۵SiO۱۴)، کرستالی مشابه کوارتز

سرامیک‌های دست‌ساز

خانوادهٔ سرامیک‌های دارای ساختارهای پروسکایت و یا تنگستن- برنز، خواص پیزوالکتریک از خود نشان می‌دهند:

    تیتانات باریم (BaTiO۳)—(اولین سرامیک پیزوالکتریک کشف شده)
    سرب تیتانات (PbTiO۳)
    تیتانات زیرکونات سرب (Pb[ZrxTi۱−x]O۳ ۰≤x≤۱
    نیوبات پتاسیوم (KNbO۳)
    نیوبات لیتیم (LiNbO۳)
    لیتیم تانتالات (LiTaO۳)
    سدیم تنگستات (Na۲WO۳)
    Ba۲NaNb۵O۵
    Pb۲KNb۵O۱۵

پیزوسرامیک‌های بدون سرب

اخیراً نگرانی‌ها در خصوص سمی بودن دستگاه‌ها و اجزای حاوی سرب افزایش یافته و در این خصوص استفاده از قوانین و مقررات محدودکننده مواد خطرناک را مطرح ساخته است. افزایش این نگرانی‌ها تأکید بر توسعهٔ کامپوزیتی مواد پیزوالکتریک بدون سرب می‌باشد.

    نیوبات پتاسیوم سدیم (NaKNb)
    بیسموت فریت (BiFeO۳)
    نیوبات سدیم NaNbO۳

تاکنون، نه اثر محیطی این مواد تایید شده و نه پایداری این مواد به هنگام تهیهٔ آن‌ها.
پلیمرها

PVDF خاصیت پیزوالکتریک را چندین بار بیش‌تر از کوارتز نشان می‌دهد. بر خلاف سرامیک‌ها، که در آن ساختار کریستالی ماده به وجود آورندهٔ اثر پیزوالکتریک است، در پلیمرها مولکول‌های زنجیرهٔ بلند مزدوج هنگامی که در محدودهٔ یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند یکدیگر را جذب و دفع می‌کنند.
کاربردها

امروزه کریستال‌های پیزوالکتریک کاربردهای متعدد و بسیاری دارند از جمله:
منابع با ولتاژ و توان بالا

همان‌گونه که پیش از این اشاره گردید، پیزوالکتریسیتهٔ مستقیم برخی مواد مانند کوارتزها می‌توان تفاوت‌های فراوانی را در میزان ولتاژ ایجاد نماید.

شناخته‌شده‌ترین کاربرد موجود فندک الکتریکی می‌باشد: فشار شستی باعث می‌گردد چکش فنری به کریستال پیزوالکتریک ضربه وارد کند و جریان الکتریکی با ولتاژ کافی ایجاد گردد و جرقه جاری می‌گردد، و در نتیجه گاز را گرم و مشتعل می‌نماید. در حال حاضر بسیاری از جرقه‌زن‌های قابل حمل مبتنی بر این فناوری ساخته می‌شوند.

تحقیقات مشابهی نیز توسط دارپا در ایالات متحده صورت گرفته که پروژهٔ آن زراعت انرژی نام گرفته است. این پروژه شامل بر فعالیت‌هایی بود که تجهیزات زمین جنگ از طریق ژنراتور‌های پیزوالکتریک جای گرفته در چکمهٔ سربازان باردار شود. با این حال، این منابع زراعت انرژی در مجموع آثاری بر روی بدن سربازان دارند. تلاش‌های دارپا در جهت به دست آوردن ۱ تا ۲ وات از اثر برخورد مستمر پوتین سربازان با زمین به هنگام راه رفتن، به واسطه عدم کاربردی بودن و به خاطر ناراحتی‌های ناشی از انرژی ایجاد شده توسط فردی که پوتین‌ها را به پا کرده است، متوقف گشت.

مبدل پیزوالکتریک نوعی چندراهه با ولتاژ متناوب می‌باشد. برخلاف یک مبدل معمولی که از جفت‌شدن مغناطیسی بین ورودی و خروجی بهره می‌گیرد، مبدل پیزوالکتریک از جفت‌شدن صوتی استفاده می‌کند. این ابزارها می‌توانند در تبدیل‌های ای‌سی-دی‌سی برای به کار انداختن لامپ‌های فلورسنت با کاتود سرد به کار گرفته شوند.
حسگرها

اصل مورد بحث در به کارگیری حسگرهای پیزوالکتریک این است که یک بعد فیزیکی که به یک نیرو تبدیل شده در دو جنبه متضاد از عنصر حسگر بودن عمل می‌کند. بسته به طراحی یک حسگر، گونه‌های مختلفی می‌تواند برای بارگذاری پیزوالکتریک مورد استفاده قرار گیرد.

تشخیص انواع فشار به شکل صدا معمول‌ترین نوع عمل حسگر است، به عنوان مثال میکروفن‌های پیزوالکتریک امواج صوتی ماده پیزوالکتریک را مرتعش ساخته و باعث تغییر ولتاژ می‌شوند، و یا گیرنده‌های پیزوالکتریک در گیتارهای الکتریکی. حسگر پیزوالکتریک که به بدنهٔ یک آلت (موسیقی) متصل شده باشد را میکروفن اتصال می‌خوانند.

حسگرهای پیزوالکتریک به طور ویژه توأم با صداهای با فرکانس بالا در مبدل‌های مافوق صوت جهت عکسبرداری‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پیزوالکتریک در نانو
Broom icon.svg
    این بخش به تمیزکاری نیاز دارد. محتویات این بخش ممکن است غیرقابل اعتماد و نادرست یا جانبدارانه باشند یا قوانین حقوق پدیدآورندگان را نقض کنند.

بنا به تحقیقی منتشرشده در آوریل و مارس سال ۲۰۰۹ میلادی در دانشگاه ام‌آی‌تی، ژونگ لینگ ونگ فکر می‌کند که سیم‌های پیزوالکتریک نانو می‌توانند به وسایل پزشکی گذاشته شده در بدن نیرو برساند و به عنوان حسگرهای کوچک عمل کنند.

نانو حسگرها به شدت حساس، کم مصرف و البته بسیار کوچکند. آن‌ها می‌توانند در شناسایی علائم مولکولی بیماری در خون، مقادیر جزیی گازهای سمی در جو و آلودگی‌ها در غذا مورد استفاده قرار گیرند. اما منابع انرژی و مدارهای لازم برای فعال سازی این وسایل کوچک ساخته شدن آن‌ها را دشوار می‌کند. هدف ونگ، نیرو بخشیدن به دنیای نانو توسط مولدهای کوچکی که از پیزوالکتریک بهره می‌برند است. اگر او موفق شود، نانو حسگرهای زیستی و شیمیایی قادر خواهند بود به خودشان نیرو ببخشند.

ونگ برای اولین بار در سال ۲۰۰۵ این پدیده را در مقیاس نانو با خم کردن اکسید روی توسط پایهٔ میکروسکوپ اتمی نشان داد. هنگامی که سیم خم می‌شود و به حالت اولیه بر می‌گردد پتانسیل تولید شده توسط یون‌های اکسیژن و روی جریان الکتریکی به وجود می‌آورند. جریانی که او از نخستین آزمایش بدست آورد اندک بود. پتانسیل الکتریکی حداکثر به چند میلی ولت می‌رسید. اما ونگ مطمئن بود که با علم مهندسی و با مهارکردن لرزه‌های کوچک اطرافمان یک نانو منبع انرژی طراحی کند از جمله امواج صدا، باد و تلاطم گردش خون بر روی وسیلهٔ کار گذاشته شده در بدن. این حرکات کوچک موجب خم شدن نانو سیم‌ها می‌شود که به تولید جریان الکتریکی می‌انجامد.

ونگ نانو سیم اکسید روی را در یک لایه پلیمر جاسازی کرد. هنگامی که ورقه خم شد mv۵۰ اختلاف پتانسیل تولید شد. این گامی بزرگ در راستای نیرو بخشیدن به نانو حسگرهاست. او امیدوار است نهایتاً این مولدها در تار و پود لباس بافته شود. در این صورت یک پیراهن می‌تواند انرژی لازم را برای شارژ شدن باتری وسایلی مثل آی‌پاد تأمین کند.

برخلاف اجزای الکترونیکی قدیمی، نانوپیزوترونیک‌ها به منبع جریان خارجی نیاز ندارند و وقتی در معرض نیروی مکانیکی قرار می‌گیرند به خودشان نیرو وارد می‌کنند.

یک سمعک نانو پیزوالکترونیک ترکیب شده با نانو مولد از رشته‌ای از نانو سیم‌ها استفاده می‌کند که هر کدام تنظیم شده است در محدودهٔ عظیمی از صداها با فرکانس متفاوت به ارتعاش درآید. نانو سیم‌ها صداها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل و آن‌ها را پردازش می‌کنند به همین جهت آن‌ها مستقیماً می‌توانند به نرون‌های مغز فرستاده شوند. سمعک‌ها نه فقط متراکم‌تر و حساس‌تر می‌شوند بلکه باتری‌های آن‌ها قابل تعویض خواهد بود. حسگرهای نانوپیزوالکترونیک همچنین برای تشخیص فشار مکانیکی در موتور هواپیما استفاده می‌شوند؛ فقط چند ترکیب کوچک نانو سیم فشار را برصفحه نمایش می‌آورد؛ اطلاعات را پردازش می‌کند و به کابین خلبان منتقل می‌کند.

ونگ pH و حسگرهای اشعهٔ UV را با این وسایل ملحق کرد و نشان داد که وقتی تحت فشار قرار بگیرند می‌توانند به حسگر نیرو بدهند.

وسایلی که انرژی هدر رفته را ذخیره می‌کنند و امکانات جدیدی را به ارمغان می‌آورند مثل لباس‌هایی که با حرکات بدن وسایل الکترونیکی را شارژ می‌کنند از مواردی است که در شاخهٔ نانوپیزوالکتریک دنبال می‌شود. هم اکنون محققان اولین مولدها را که بر پایهٔ نانو سیم‌ها کار می‌کنند تولید کرده‌اند که انرژی مکانیکی لازم را برای نیرو رساندن به وسایل الکترونیکی کوچک مثل دیودها و صفحهٔ نمایش کریستال مایع ذخیره می‌کنند.

پیزوالکتریک‌ها قبلاً در میکروفن‌ها، حسگرها، ساعت‌ها و... استفاده شده‌اند اما تلاش برای ذخیرهٔ انرژی بیومکانیکی توسط آن‌ها بی‌نتیجه مانده است زیرا آن‌ها بیش از اندازه سفت‌اند. پلیمرهای پیزوالکتریک موجودند اما استفاده از آن‌ها به صرفه نیست.