of 99/99
Model određivanja konstrukcijskih parametara u timskom radu pomoću Petrijevih mreža Vlah, Lorena Master's thesis / Diplomski rad 2017 Degree Grantor / Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: University of Zagreb, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture / Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje Permanent link / Trajna poveznica: https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:235:773575 Rights / Prava: In copyright Download date / Datum preuzimanja: 2021-10-21 Repository / Repozitorij: Repository of Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture University of Zagreb

Model određivanja konstrukcijskih parametara u timskom

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Model određivanja konstrukcijskih parametara u timskom

SVEUILIŠTE U ZAGREBUVlah, Lorena
Degree Grantor / Ustanova koja je dodijelila akademski / struni stupanj: University of Zagreb, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture / Sveuilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje
Permanent link / Trajna poveznica: https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:235:773575
Rights / Prava: In copyright
Repository / Repozitorij:
Zagreb, srpanj 2017.
Izjavljujem da sam ovaj rad izradila samostalno koristei znanja steena tijekom studija i
navedenu literaturu.
Zahvaljujem se obitelji na podršci tijekom studiranja i kolegama s fakulteta na
nezaboravnim trenucima, timskom radu i grupnom uenju te mentoru prof. Pavkoviu na
korisnim savjetima i usmjeravanju u pisanju diplomskog rada.
Lorena Vlah
Lorena Vlah Diplomski rad
SADRAJ
2. Analiza stanja razvoja metodologija i alata za podršku upravljanja konstrukcijskim
parametrima u timskom radu ............................................................................................... 2
2.1. Pregled i analiza literature ............................................................................................ 2
2.2. Petri mree kao najnaprednija mrena tehnika za modeliranje Discrete-Event
dinamikih procesa ...................................................................................................... 4
2.3. Modeliranje i simulacija procesa razvoja novog proizvoda na više razina (Multi-level
modelling and simulation) ........................................................................................... 7
2.4.1. Konstruiranje kao niz transformacija izmeu stanja modela .............................. 12
2.4.2. Modeliranje razvoja i procesa za analizu razvoja pomou Petri mrea .............. 14
2.4.3. Primjena upravljaa procesa ............................................................................... 15
2.5. Primjena Petri mrea u upravljanju tijekom rada (Workflow Management).............. 17
2.5.1. Upravljanje tijekom rada ..................................................................................... 17
2.5.2. Obojene Petri mree za modeliranje i analiziranje procesa tijeka rada .............. 18
2.6. Tokovi parametara ..................................................................................................... 21
2.7. Upravljanje parametrima, novi pristup u inenjerstvu sustava (Daimler AG)........... 25
2.7.1. Trenutni pristupi i novi pristup upravljanja parametrima u inenjerstvu sustava25
2.8. Upravljanje parametrima arhitekture vozila (Daimler AG) ....................................... 28
2.8.1. Aktivni lanci u pristupu upravljanja parametrima .............................................. 28
2.9. Modeliranje dinamike konstrukcijskih parametara pomou Petri mrea ................... 30
2.10. Dimenzije komunikacije u razvoju proizvoda ........................................................... 32
2.11. Modeliranje komunikacijskih aktivnosti više agenata pomou Petri mrea .............. 36
2.11.1. Petri net okvir kao formalna metoda za modeliranje razliitih oblika komunikacije
u sustavima s više agenata .................................................................................. 37
2.12. Istraivanje korelacija izmeu faktora koji utjeu na komunikaciju u kompleksnom
razvoju proizvoda....................................................................................................... 38
2.13. Modeliranje i simulacija protokola višestranog pregovaranja pomou obojenih Petri
mrea .......................................................................................................................... 40
3. Obojene Petri mree i alat CPN tools kao alat za modeliranje i simulaciju dinamikih
procesa pomou Petri mrea .............................................................................................. 42
3.1. Mogunosti CPN jezika za modeliranje prikazane na modelu komunikacijskog
protokola .................................................................................................................... 43
3.1.3. Dodjeljivanje vremena i kreiranje hijerarhijski povezanih modula .................... 46
3.2. Stukture podataka i naprednije mogunosti korištene u modeliranju mree za
upravljanje konstrukcijskim parametrima u timskom radu ....................................... 47
4. Sloene konstrukcije u kojima su razmatrani tokovi konstrukcijskih parametara ............ 49
4.1. Samohodni ureaj za išenje prirubnice spremnika ................................................. 49
4.2. Robotski manipulator tip SCARA ............................................................................. 52
5. Zavisnosti konstrukcijskih parametara prikazani u DSM matrici ..................................... 55
5.1. DSM (Design structure matrix) .................................................................................. 55
5.2. DSM matrica veza izmeu konstrukcijskih parametara za razmatrane podsklopove
proizvoda Samohodni ureaj za išenje prirubnice spremnika ................................ 57
5.3. DSM matrica veza izmeu konstrukcijskih parametara za robotski manipulator tip
Scara ........................................................................................................................... 59
metodom obojenih Petrijevih mrea .................................................................................. 62
6.1. Simulacija procesa odreivanja vrijednosti konstrukcijskih parametara u timskom radu
za razmatrane podsklopove Samohodnog ureaja za išenje prirubnice spremnika 62
6.2. Simulacija procesa odreivanja vrijednosti konstrukcijskih parametara u timskom radu
za Scara manipulator .................................................................................................. 70
POPIS SLIKA
Slika 1: Bipartitni usmjereni graf [4] ......................................................................................... 5
Slika 2: Uvjeti za izvršenje tranzicije su ispunjeni (lijevo), nisu ispunjeni (desno) [24] .......... 5
Slika 3: Tijek izvršavanja tranzicija i vektorski prikaz stanja [24] ............................................ 6
Slika 4: Model procesa na visokoj razini [2] .............................................................................. 8
Slika 5: Pretvorba DSM prikaza procesa u DSM mreu [2] ...................................................... 9
Slika 6: Modeliranje procesa na više razina [2] ....................................................................... 10
Slika 7: Primjer primjene pristupa modeliranja procesa s više razina [2] ................................ 11
Slika 8: Razvoj proizvoda kao model transformacija [5] ......................................................... 13
Slika 9: Hijerarhijsko detaljiranje tranzicije Petri mree [5] .................................................... 14
Slika 10: Mreni model procesa optimizacije uklještene grede IPE profila optereene na
savijanje koncentriranom silom [5] ....................................................................... 15
Slika 11: Rasporeivanje raunalnih procesora i aktivnosti [5] ............................................... 16
Slika 12: Trodimenzijski prikaz tijeka rada ............................................................................. 18
Slika 13: 4 tipa usmjeravanja procesa [7] ................................................................................ 18
Slika 14: Sekvencijalno usmjeravanje [7] ................................................................................ 20
Slika 15: Paralelno usmjeravanje [7] ....................................................................................... 20
Slika 16: Uvjetno usmjeravanje [7] .......................................................................................... 20
Slika 17: Iterativno usmjeravanje [7] ....................................................................................... 20
Slika 18: Interakcija u hijerahijskom ureenju formalne komunikacije [3] ............................. 21
Slika 19: Paralelni zadaci koji su koristili parametar i koji ga trenutno koriste [3] ................. 24
Slika 20: Tok više parametara kojim je prikazana interakcija izmeu razliitih parametara koji
povezuju isti zadatak [3] ........................................................................................ 24
Slika 21: Usporedba Top-Down SE pristupa temeljenih na modelu i pristupa Upravljanje
parametrima kao Bottom-Up pristupom [11] ........................................................ 27
Slika 22: Integracija baze podataka parametara u CAD-PDM okruenje [12] ........................ 28
Slika 23: Inicijalni CPN model procesa razvoja [6] ................................................................. 31
Slika 24: Primjer klasine Petri mree za proces komunikacije (pregovaranja) [8], [9] ......... 37
Slika 25: Mrea korelacijskih koeficijenata [13] ..................................................................... 38
Slika 26: Obojena Petri mrea procesa pregovaranja (Negotiation Property Page) [16] ........ 41
Slika 27: Hijerarhijski prikaz elemenata modela procesa pregovaranja (glavna obojena Petri
mrea i pripadne podmree) [16] .......................................................................... 41
Slika 28: Radni prostor aplikacije CPN Tools [15] .................................................................. 43
Slika 29: Osnovni CPN model komunikacijskog protokola s inicijalnim markiranjem M0 [15]
............................................................................................................................... 45
Slika 30: Index u kojem su deklarirani tipovi podataka, konstante i varijable [15] ................. 45
Slika 31: Vremenski CPN model protokola s inicijalnim markiranjem M0 [15] ..................... 46
Slika 32: Ureaj za išenje prirubnice sa silama koje na njega djeluju [21] .......................... 49
Slika 33: Kliza mehanizma za poliranje prirubnice [21] ........................................................ 50
Slika 34: Mehanizam za pogon etki [21] ................................................................................ 50
Slika 35: Scara manipulator [23] .............................................................................................. 53
Slika 36: Servo aktuator Harmonic Drive [23] ........................................................................ 53
Slika 37: Osnovne veze meu elementima s obzirom na redoslijed izvoenja
zadataka/dobivanja parametara [19] ...................................................................... 56
Slika 39: Tipovi podataka obuhvaeni DSM-om [22] ............................................................. 56
Slika 40: DSM matrica bazirana na parametrima podsklopa za poliranje i podsklopa za pogon
etki ureaja za išenje prirubnice spremnika ..................................................... 57
Slika 41: Particioniranje parametara mehanizma za poliranje prirubnice u alatu PSM32 (lijevo
prije particioniranja, desno nakon particioniranja) ................................................ 58
Slika 42: DSM matrica bazirana na parametrima Scara manipulatora podijeljenog na dvije
grupe parametara ................................................................................................... 59
Slika 43: DSM matrica grupe parametara konstrukcije i odabira pogona segmenta 2 nakon
particioniranja ........................................................................................................ 61
Slika 44: DSM matrica grupe parametara konstrukcije segmenta 1 i prorauna manipulatora
nakon particioniranja ............................................................................................. 61
Slika 45: Hijerarhijski prikaz mree ureaja za išenje prirubnice spremnika ...................... 62
Slika 46: Glavna obojena Petrijeva mrea procesa odreivanja konstrukcijskih parametara u
timu od dva lana za podsklopove samohodnog ureaja za išenje prirubnice .. 64
Slika 47: Podmrea odreivanja parametara mehanizma za poliranje prirubnice – Dizajner 1
............................................................................................................................... 65
Slika 48: Podmrea odreivanja parametara mehanizma za pogon etki – Dizajner 2 ........... 66
Slika 49: Podmrea procesa pregovaranja – ureaj za išenje prirubnice spremnika ............ 67
Slika 50: Podmrea usklaivanja parametara – ureaj za išenje prirubnice spremnika ....... 68
Slika 51: Podmrea procesa argumentiranja – ureaj za išenje prirubnice spremnika ......... 69
Slika 52: Hijerarhijski prikaz mree Scara manipulatora ......................................................... 70
Slika 53: Obojena Petrijeva mrea procesa odreivanja konstrukcijskih parametara u timu od
dva lana za Scara manipulator ............................................................................. 72
Slika 54: Podmrea odreivanja parametara za konstruiranje segmenta 2 i odabir motora 2 –
Dizajner 1 .............................................................................................................. 73
Slika 55: Podmrea procesa modeliranja segmenta 1 .............................................................. 74
Slika 56: Podmrea odreivanja parametara za konstruiranje segmenta 1 i proraun
manipulatora – Dizajner 2 ..................................................................................... 75
Slika 59: Podmrea procesa usklaivanja parametara – Scara manipulator ............................ 78
Slika 60: Podmrea procesa argumentiranja – Scara manipulator ........................................... 79
Slika 61: Pozicija lista prošlih i trenutne duine S2 ................................................................. 80
Slika 62: Tranzicija donošenje odluke s mogunošu odabira ................................................ 81
POPIS TABLICA
Tablica 1: Pregled i analiza literature ......................................................................................... 2 Tablica 2: Elementi Petri mree ................................................................................................. 4 Tablica 3: Problemi s kojima se dizajneri susreu u komunikaciji .......................................... 22 Tablica 4: Dimenzije komunikacijskih situacija [14] .............................................................. 32
Tablica 5: Scenariji interakcije [14] ......................................................................................... 34 Tablica 6: Strukture podataka, varijable, funkcije i logiki izrazi u modelu za upravljanje
konstrukcijskim parametrima u timskom radu ...................................................... 47 Tablica 7: Razmatrani zahtjevi i parametri koji se javljaju u promatranim podsklopovima
ureaja za išenje prirubnice spremnika .............................................................. 51
Tablica 8: Razmatrani zahtjevi i parametri koji se javljaju u promatranim podsklopovima
SCARA manipulatora ............................................................................................ 54
POPIS KRATICA
DnPDP Dynamic new-Product Design Process
WFMS Workflow management systems
CAD Computer Aided Design
XML Extensible Markup Language
CPN Coloured Petri net
Lorena Vlah Diplomski rad
SAETAK
Razvoj kompleksnih proizvoda potrebno je softverski podrati kako bi informacije o
proizvodu bile strukturirane, pohranjene i dostupne dizajnerima koji s njima rade. Te funkcije
ostvarene su PLM sustavima, no pokazalo se da PLM sustavi ne podravaju dinamiko praenje
tokova parametara i komunikacijske procese u razvoju proizvoda. U ovom radu potrebno je
kreirati model upravljanja konstrukcijskim parametrima u timskom radu pomou Petrijevih
mrea. Prije analize parametara razmatranih konstrukcija, prouena je literatura te su saete
najbitnije injenice trenutnog stanja istraivanja. Procesi koji su modelirani su proces
konstruiranja samohodnog ureaja za išenje prirubnice i proces konstruiranja Scara
manipulatora. Razmatrani sloeni proizvodi konstruirani su u timskom radu od dva lana.
Relacije izmeu parametara prikazane su u DSM matrici te je proveden algoritam
particioniranja kako bi se vidjelo koji se parametri odreuju sekvencijalno, paralelno i
iterativno. Kao alat za modeliranje procesa pomou obojenih Petrijevih mrea odabran je CPN
Tools. Navedene su osnovne znaajke alata. Kreirani su modeli za upravljanje parametrima
procesa konstruiranja razmatranih konstrukcija uz model procesa komunikacije. Simulacije
procesa mogue je pratiti uz korisnikov odabir izvršenja tranzicija ili automatski.
Kljune rijei: tokovi parametara, dinamika procesa konstruiranja, timski rad, podrška
komunikaciji, DSM, spregnuti parametri, obojene Petrijeve mree, CPN Tools
Lorena Vlah Diplomski rad
SUMMARY
The development of complex products needs to be supported by software so that product
information is structured, stored and accessible to the designers who work with those
information. These functions were realized with PLM systems, but PLM systems did not
support dynamic parameter trails and communication processes in product development. In
this paper, it is necessary to create a model of design parameters determination in team work
using Petri nets. Prior to analyzing the parameters of the considered constructions, the literature
was studied and the most important facts of the current research state were summarized.
Processes that have been modeled are the process of design a self-propelled flange cleaner and
the process of constructing Scara manipulator. Considered complex products are constructed in
team work of two members. The relationships between the parameters are shown in the DSM
matrix and a partitioning algorithm has been implemented to see which parameters are
sequentially, parallelly and iteratively determined. CPN Tools is selected as a modeling tool for
the Petri nets. The basic features of the tool are listed. Models for managing the parameters of
the design process of the considered structures with the modeling of the communication process
were created. Process simulations can be tracked with the user's choice of transition execution
or automatically.
Key words: parameter trails, design process dynamics, team work, communication support,
DSM, coupled parameters, coloured Petri nets, CPN Tools
Lorena Vlah Diplomski rad
1. UVOD
Proces razvoja novog proizvoda je naješe timski rad koji ukljuuje inenjere iz
razliitih podruja. Osim upravljanja multidisciplinarnim timovima, izazov predstavlja i
upravljanje kompleksnošu proizvoda. Timovi su esto geografski distribuirani, te nije
jednostavno ostvariti uspješnu suradnju i usklaivanje razliitih modula konstrukcije
proizvoda. Alat koji danas koriste poduzea diljem svijeta, a koji je razvijen kako bi podrao
upravljanje procesom konstruiranja i ostalim fazama ivotnog vijeka proizvoda, omoguio
pohranu znanja o proizvodu te pruio uvid u sljedivost odreenih podataka, jest PLM (Product
Lifecycle Management). Uoeno je da PLM nema razvijenu podršku komunikaciji i
koordinaciji meu lanovima razliitih timova kojima su informacije o stanju proizvoda
potrebne trenutno, odnosno da su trenutno aurne. Provedena su istraivanja u kompanijama
koje razvijaju nove kompleksne proizvode u kojima je multidisciplinaran razvoj nuan, ne samo
zbog vee kvalitete i bolje ostvarene funkcionalnosti proizvoda, ve i zbog breg lansiranja
proizvoda na trište, ostvarenog podjelom aktivnosti u razvoju. Proces razvoja proizvoda sklon
je estim promjenama zbog toga što dio znanja o proizvodu nastaje u procesu razvoja, a mogui
problemi vode do zastoja u procesu konstruiranja. Stavka koja nije podrana PLM sustavima je
upravljanje spregnutim parametrima. Spregnutim parametrima nazivaju se oni ije vrijednosti
su meuovisne, tj. promjena vrijednosti jednog parametra zbog konstrukcijskih zahtjeva i
ogranienja utjee na vrijednost drugog parametra i obratno. Ukoliko se radi o modularnoj
konstrukciji, u kojoj je za razvoj svakog modula zaduen odreeni konstruktor, oni moraju
pravovremeno biti informirani o spregnutim parametrima te meusobno suraivati i zajedno
odrediti vrijednosti tih parametara. Tokovi konstrukcijskih parametara u kompleksnim
konstrukcijama podijeljenim u module danas su predmet istraivanja. este promjene u procesu
konstruiranja novog proizvoda ine dinamiku procesa, a za modeliranje dinamikih sustava i
prouavanje ponašanja sustava razvijene su tzv. Petrijeve mree. U ovom radu primijenjene su
obojene Petrijeve mree za modeliranje dinamike procesa odreivanja konstrukcijskih
parametara, od kojih se neki odreuju iterativno, a neki su i spregnuti u odnosu na dizajnere
koji ih odreuju. Potrebno je razraditi uobiajene situacije suradnje dizajnera kako bi donijeli
odluku o konanim vrijednostima spregnutih parametara te ih prikazati u modeliranoj mrei.
Lorena Vlah Diplomski rad
2. Analiza stanja razvoja metodologija i alata za podršku upravljanja
konstrukcijskim parametrima u timskom radu
U podruju razvoja proizvoda upravljanje konstrukcijskim parametrima izazovan je
predmet istraivanja te potreba za razvojem metodologija i alata proizlazi iz prakse gdje je
problem vizualizacije, praenja vrijednosti parametara i njihovih promjena stalno prisutan.
PLM sustavi podravaju proces razvoja proizvoda, no ne pruaju podršku tipinim
komunikacijskim procesima u dizajnu.
Tablica 1: Pregled i analiza literature
Autor(i) Naziv znanstvenog lanka Kratak opis
Upravljanje konstrukcijskim parametrima
drugim poznatim mrenim
simulation of new product
Parametric Design Integration
modeliranje tokova
konstrukcija koljenastog
Workflow Management
istaknute prednosti obojenih
Petrijevih mrea u
komunikaciji pri razvoju
Approach in Systems Engineering
arhitecture parameters
Pristup Upravljanja
Maier, Kreimeyer,
design
Jensen, Kristensen,
Tools for Modelling and
Validation of Concurrent Systems
Prikazane su karakteristike i
Systems with CPN Tools
2.2. Petri mree kao najnaprednija mrena tehnika za modeliranje Discrete-Event
dinamikih procesa
Petri mree postavio je i prikazao u svojoj doktorskoj disertaciji Carl Adam Petri (1926.-
2010.), njemaki matematiar koji se bavio raunalnim znanostima. Osnovna primjena Petri
mrea je modeliranje dinamikih sustava te prouavanje i analiziranje ponašanja sustava. Petri
mree ve imaju široku primjenu u modeliranju informacijskih, upravljakih i automatskih
sustava. U posljednih dvadesetak godina ova metoda i tehnika poinje se primjenjivati i u
raunarstvu, elektrotehnici, strojarstvu te se na podrujima tih i drugih znanosti vrše daljnja
istraivanja, razvijaju teorije i pronalaze primjene. Velika prednosti Petri mrea je što se
pomou njih i elementi sustava i njihova svojstva mogu matematiki izraziti i istraivati
pomou raunala. Petri mree omoguuju definiranje raznih stanja i dogaaja u sustavu bolje
od drugih poznatih mrenih tehnika. Pomou njih se mogu istraivati paralelni procesi,
istovremenost dogaaja, cikliki procesi, postojanje uvjeta za dogaaje, smjer mogueg razvoja
procesa, eventualna konfliktnost dogaaja, vremenski odnosi u sustavu i dr. [4]
Tablica 2: Elementi Petri mree
Simbol i oznaka Engleski naziv Hrvatski naziv
1.
Place
Condition
Pozicija
Mjesto
2.
Petri mree su najnaprednija mrena tehnika za modeliranje Discrete-Event sustava.
Petri mrea je bipartitni usmjereni multigraf (bipartitni jer ga ine dva osnovna elementa,
multigraf zbog postojanja teina na strelicama koje predstavljaju uvjete za izvršenje tranzicije).
Pozicije, tranzicije i strelice ine nepomini dio dijagrama. Pozicija moe predstavljati stanja,
objekte ili uvjete. Tranzicija moe predstavljati dogaaj, aktivnost ili promjenu. Strelice
povezuju pozicije i tranzicije. U etvrtom stupcu Tablice 2 nalazi se marka koja se moe
pomicati iz pozicije u poziciju prema unaprijed definiranim pravilima. Pokretljivost marki
omoguuje da se procesi u mrei mogu simulirati te se njihovi ishodi mogu vizualno pratiti u
Lorena Vlah Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 5
mrei. Marka (token) je pomian simbol koji oznaava postoje li uvjeti za odvijanje procesa u
odreenom smjeru. [4]
Slika 1: Bipartitni usmjereni graf [4]
Za razvoj procesa i dogaaja u nekom smjeru potrebni su uvjeti (materijalni,
informacijski, novani i drugi), ovisno o prirodi procesa i sustava koji se modelira. Ti uvjeti
nazivaju se resursi. Da bi se iz jedne pozicije moglo prijei u drugu (iz jednog u drugo stanje)
polazna pozicija mora raspolagati s dovoljno resursa. Postojanje odgovarajuih resursa i
njihova koliina izraava se brojem marki koje se stavljaju u tu poziciju. Pozicije meusobno
uvijek odvajaju tranzicije. Njihova je uloga da dopuštaju prijelaz iz jedne pozicije u drugu samo
u sluaju postojanja dovoljnih resursa, tj. tokena u poetnoj poziciji. Postojanje dovoljnih
resursa za prijelaz preko tranzicije naziva se postojanjem uvjeta, tj. postojanjem mogunosti za
izvršenje tranzicije (execution). Tranzicija se u modelu realizira na nain da se tokeni iz
poetnih pozicija premjeste u slijedee pozicije. Napuštanjem tranzicija dobije se novi raspored
tokena po pozicijama te se time stvaraju novi uvjeti za izvršenje narednih tranzicija. U Petri
mreama poetno stanje se zadaje poetnim razmještajem tokena po pozicijama. Poetni
razmještaj marki naziva se inicijalno markiranje. Ono predstavlja ishodište analize, daljnjeg
razmatranja, odnosno simulacije. Iz poetnog markiranja u ovisnosti o uvjetima izvršenja
tranzicije moe se dobiti jedno ili više novih markiranja. Broj markiranja odnosno broj moguih
novih razmještaja tokena oznaava broj moguih smjerova razvoja procesa u sustavu. [4]
Slika 2: Uvjeti za izvršenje tranzicije su ispunjeni (lijevo), nisu ispunjeni (desno) [24]
Lorena Vlah Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 6
Mrea se kao matematiki model prikazuje kao skup skupova matrica pozicija,
tranzicija, ulaznih i izlaznih matrica, teinske matrice te vektora stanja.
PM={P,T,I,O,φ, 0 }
I :P=>T ulazna matrica dogaaja
O : T=>P izlazna matrica dogaaja
Φ : (I,O) => {1,2,…} matrica svih teinskih funkcija u PM
0 : P=> {1,2,3,…} vektor poetnog stanja (initial marking)
0 = [1 1 0 2 0]
2 = [0 0 0 0 2]
Slika 3: Tijek izvršavanja tranzicija i vektorski prikaz stanja [24]
1 = [0 0 1 2 0]
Lorena Vlah Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 7
2.3. Modeliranje i simulacija procesa razvoja novog proizvoda na više razina (Multi-
level modelling and simulation)
Na suvremenom globalnom natjecateljskom trištu, razvoj novih proizvoda je razmatran
kao kritini faktor uspješnosti za organizacije. Znaajni napori su uloeni u razvoju metoda i
alata za poboljšavanje upravljanja procesom konstruiranja, osobito onih koji su povezani s
razvojem novih proizvoda (NPD - New Product Development). Upravljanje ivotnim ciklusom
proizvoda (PLM) je skup metoda i alata koji pomau organizacijama da se nose s poveanom
kompleksnošu današnjih proizvoda. One imaju temeljnu pretpostavku da je znanje o
proizvodu poznato pa se planiranje procesa razvoja i njegovog procesa konstruiranja moe
napraviti unaprijed te zatim biti popraeno kroz paljivo upravljanje. Veliki broj pogrešaka kod
uvoenja novog proizvoda na trište sugerira suprotno. Pitanja upravljanja ukljuuju planiranje
neoekivane promjene i iterativnog procesa te njihovog modeliranja za implementaciju,
izvršenje, prikazivanje i simulaciju. Trenutno dostupni komercijalni alati (workflow tools
unutar PLM-a) tipino podravaju predefinirane procese, ija struktura je nepromjenjiva.
Postojee metode planiranja obino podravaju unaprijed definirane procese znanja. Mnoge
metode za modeliranje ne rješavaju iterativne procese. Plan razvoja procesa trebao bi odraavati
znanje o proizvodu. Kontekst znanja o proizvodu dinamiki se razvija tijekom cijelog procesa,
ukljuujui znanje o proizvodu, zahtjeve, tehnologiju i druge imbenike. Sve više i više znanja
o proizvodu oituje se u oblikovanju promjena prethodno obavljenih aktivnosti. Slijedom toga,
znanje o proizvodu trebalo bi ukljuivati utjecaj promjene izvedbe komponente proizvoda na
potrebu redefiniranja dizajna drugih komponenti. Takve iteracije smatraju se glavnim izvorom
poveanog razvoja proizvoda, vremena i troškova te je stoga potreban proces planiranja i
simulacije. Razultat u praksi je da se planiranje i prikazivanje NPD procesa tipino radi runo.
Na taj nain teško je upravljati izmeu uloga konstruktora i projektnih menadera. Integracija
auriranih podataka o proizvodu u upravljanju procesom nije mogua te voditelji projekata i
konstruktori temelje svoj odluke na prošlim, djelomino zastarjelim podacima o proizvodu,
umjesto na nedavno generiranim podacima o razvijenom proizvodu. Zbog tog nedostatka
PLM-a, troše se resursi, što potencijalno moe prouzroiti neuspjeh projekata. [1]
Lorena Vlah Diplomski rad
Slika 4: Model procesa na visokoj razini [2]
Kako bi se uklonili ti nedostaci, razvio se pristup modeliranja na više razina za podršku
upravljanju razvojem novog proizvoda. Pristup pripada podruju dinamike procesa razvoja
novog proizvoda. Pristup modeliranja procesa na više razina spaja nekoliko metoda za
modeliranje procesa, a krajnji rezultat je dobivanje DSM mree (DSM net) spremne za izvršenje
i simulaciju procesa. Sustav koji implementira takav pristup sposoban je za modeliranje procesa
i izvršavanje procesa prema planovima koji se mijenjaju na temelju znanja o proizvodu. Stoga
moemo upravljati iterativnim procesima s dinamikim promjenama strukture procesa.
Simulacije potencijalnih promjena procesa su analizirane koristei statistiku analizu, a
rezultati analize koriste se za donošenje odluka tijekom procesa. Kao takav, sustav se moe
koristiti kao pomo pri donošenju odluka. Za simulaciju projektnih procesa, naroito NPD
procesa, simulacija zahtijeva formalne metode za modeliranje dinamikih procesnih struktura,
tj. procesnih..shema. Potpuno rješenje za upravljanje NPD procesima i simulacije zahtijeva
planiranje procesa (i ponovno planiranje zbog auriranja znanja), dinamiko modeliranje
procesa (prema auriranim planovima) i implementaciju dinamiki promjenjivih procesnih
shema, gdje se opseg posla koji je potreban za novi proizvod ne moe definirati niti se moe
unaprijed planirati. Pristup ukljuuje dvije osnovne metode: Design Structure Matrix (DSM) i
Petri mree.
DSM metoda se smatra popularnim istraivakim alatom za analizu znanja o proizvodu
i upotrebljava se za postavljanje projektnih aktivnosti u odgovarajuem slijedu, kako bi
informacije o osnovnim projektima bile dostupne na vrijeme. DSM se zatim treba pretvoriti u
shemu procesa. Metoda DSM pretpostavlja potpuno znanje o proizvodu, tj. pretpostavlja se da
se i planiranje i konverzija u shemu procesa obavljaju jednom. Meutim, u NPD procesima,
redoslijed DSM-a (postavljanje modela procesnog plana) i njezino preoblikovanje u shemu
procesa treba se ponavljati svaki put kada se znanje o proizvodu promijeni. Tumaenje plana
Lorena Vlah Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 9
baziranog na DSM procesnoj shemi nije jedinstveno i njegovo prevoenje u procesni tijek rada
(process workflow) moe dovesti do problema implementacije.
Nedostatak dosljedne metode transformacije plana temeljenog na DSM-u logiki
ispravnom istovremenom procesnom modelu u sluaju iterativnih aktivnosti, zahtijevao je
prilagodbu koncepata verifikacije procesa (temeljenih na WF-mreama) i razvoj poslovnih
pravila. WF mree, koje su posebne Petri mree za proces tijeka rada, koriste se u
uspostavljenom formalnom modelu za metode odreivanja procesa i simulacije. Koriste se kao
jamstvo potrebnih svojstava tijeka rada pri implementaciji koja su definirana kriterijima
ispravnosti. Mree radnog toka (Workflow nets) kao podklasa Petrijevih mrea, pruaju
formalne alate za provjeru svojstava procesa i utvrivanje kriterija ispravnosti. WRI-WF mree
su podklasa WF mrea koje mogu biti hijerarhijski izgraene i odravati kriterij ispravnosti.
Stoga omoguuju automatizirani pristup graenju procesa temeljen na promjenjivom znanju o
proizvodu koji je potreban za simulacije NPD-a. Meutim, WRI-WF mree koje su sposobne
za modeliranje tipinih procesa temeljenih na DSM-u ne podravaju modeliranje posebnih
sluajeva logike. Poslovna pravila koja su definirana u ovom radu koriste se za rješavanje
openitih logikih sluajeva i definiranje specifine logike implementacije. Logika poslovnih
pravila (BR) definira tumaenje DSM-a prema razliitim poslovnim sluajevima i vodi
automatsko prevoenje DSM-a na logiki iterativni procesni plan. Poslovna pravila rješavaju
logiki sloj pretvorbe procesa u DSM mree.
Slika 5: Pretvorba DSM prikaza procesa u DSM mreu [2]
DSM mree koriste se za modeliranje procesa, koristei (dinamiki modificirane)
logike aktivnosti. DSM mree se generiraju prema DSM redoslijedu u nekoliko faza
prevoenja. Dobivena shema procesa plana moe se simulirati, izvršiti, i formalno provjeriti.
Razliite postavke znanja o proizvodu se mijenjaju, što uzrokuje da su razliite promjene
strukture procesa konstruiranja provjerene, dok su analizirani razliiti simulacijski parametri.
Glavni nalazi (otkria) analize studije su da simulacije mogu pomoi u donošenju odluka. Ipak,
rezultati simulacije trebaju statistiku analizu kako bi se razlikovali znaajni rezultati od
Lorena Vlah Diplomski rad
beznaajnih. Proširenje i spajanje prezentiranih DSM koncepata i koncepta Petri mree,
omoguilo je integraciju planiranja, modeliranja i implementacije koja moe biti automatizirana
i moe podravati dinamike modifikacije procesne sheme. Prikazani integracijski mostovi
izmeu DSM i Petri mrea, kao reorganizirani i prošireni DSM mogu generirati WRI-WF
mree.
Slika 6: Modeliranje procesa na više razina [2]
Temeljni zakljuak je da se procesi NPD-a mogu upravljati alatima za dinamiki tijek
rada (dynamic workflow tools), iako se dodatno znanje treba uzeti kao dio tekueg procesa.
Dinamiki okvir razvoja novog proizvoda (DnPDP) je integrirani pristup koji ukljuuje proces
planiranja i ponovnog planiranja u vremenu rada uslijed razvoja znanja o proizvodu, dinamiku
implementaciju procesa, izvršenje procesa i simulaciju. Poboljšanje PLM sposobnosti da bi se
prilagodilo kompleksnosti procesa korištenjem integriranog pristupa (planiranje bazirano na
proizvodu, modeliranje procesa, izvršenje i simulacija) moglo bi pomoi u boljem upravljanju
NPD procesima. Tvrdi se da bi integracija dinamikih sposobnosti upravljanja shemama
procesa na postojee alate uinila korištenje raunalno podranih alata za upravljanje ili PLM
alata uinkovitijima, a time i prevladavajuima. [2]
Lorena Vlah Diplomski rad
1 - inicijalni koncept 5 - implementacija Petri mree
2 - DSM matrica ovisnosti parametara 6 - DSM baziran na standardiziranim komponentama proizvoda
3 - particioniranje DSM-a 7 - particioniranje novog DSM 9 - promijenjena DSM mrea
4 - kreiranje DSM mree 8 - nova DSM mrea 10 - novi koncept proizvoda
Slika 7: Primjer primjene pristupa modeliranja procesa s više razina [2]
1 2 3
2.4. Mreni pristup povezivanju konstrukcijskih parametara
Razvoj proizvoda je aktivnost suradnje više inenjera specijaliziranih za odreena
podruja koji manipuliraju svojim vlastitim modelima razvoja kroz niz stanja modela te
primjenjuju svoje znanje o konstrukciji i manipulaciji tim modelima. Proces razvoja je
karakteriziran preko eksplicitnih i implicitnih atributa (zajedno s ostalim faktorima kao što su
su vanjsko optereenje i ogranienja). Eksplicitni atributi su jasno definirani, opisuju tijek
razvoja, analize i testiranja te ih definira konstruktor. Oni utjeu na proizvodnju objekta.
Poetna eksplicitna svojstva modela proizlaze iz zahtjeva specifikacija. Implicitni atributi su
procjene ili pojavni atributi, ne trebaju biti poznati za proizvodnju objekta, ali se mogu pojaviti
ili biti izvedeni iz eksplicitnih atributa te se koriste za procjenu prikladnosti objekta. Vrijednosti
implicitnih atributa su procijenjene tijekom procesa razvoja. Tijekom razvoja konstrukcije
razvojni tim radi s brojnim modelima za razne atribute – npr. geometrijski modeli za eksplicitne
atribute oblika, modeli oekivanog vijeka trajanja za implicitni atribut dinamike izdrljivosti
itd. Pomoni modeli mogu biti korišteni kao pomo u razvoju procjena o implicitnim
atributima. Transformacije izmeu modela atributa formiraju mreu interaktivnih aktivnosti
koje mogu biti serijski (slijedno) ovisne, istovremene ili iterativne. Te aktivnosti se modeliraju
kao tranzicije izmeu stanja podataka (data states), a kao alat za modeliranje mogu se koristiti
Petri mree. One mogu jednostavno biti korištene za prikazivanje tokova razvojnih informacija
i manipulacije tim informacijama. Njihov je znaaj u automatizaciji i integraciji razvoja
proizvoda u tome da mogu prikazivati dinamike procese. [5]
2.4.1. Konstruiranje kao niz transformacija izmeu stanja modela
Razvoj (design) “D“ nekog proizvoda moe biti prezentiran skupovima:
= {, , }
E – skup eksplicitnih atributa koji opisuju konstrukciju, kao što su dimenzijski parametri,
vrijednosti atributa materijala koji ine proizvod i dr.
L – skup vrijednosti vanjskih utjecaja na proizvod kao što je optereenje
I – skup implicitnih atributa koji opisuju karakteristike i ponašanje proizvoda, a proizlaze iz
vanjskih utjecaja L (ukljuuju parametre kao što su vrstoa, izdrljivost i dr.)
Lorena Vlah Diplomski rad
Zadatak konstruiranja je razviti eksplicitne atribute kao prikaz razvoja proizvoda (kroz
dokumentaciju, dijagrame i raunalne modele) i pritom razumjeti implicitna svojstva koja
nastaju. U prilagodljivom razvoju ili razvoju više varijanti, poetni eksplicitni model svojstava
je predloen od zahtjeva specifikacija ili odabirom prototipa konstrukcije za daljni razvoj.
Razvoj se tada promatra kao slijed transformacija modela eksplicitnih svojstava kako se
konstrukcija razvija od inicijalnog stanja. Inicijalni model moe imati samo osnovne parametre,
dok se ostali parametri progresivno instanciraju i definiraju korak po korak kroz iterativni niz
transformacija procesa. Dizajner moe odabrati specifine transformacije kod razmatranja ili
ispitivanja nastajuih implicitnih atributa, ili dobiti te atribute direktno iz eksplicitnog modela,
ili stvarajui pomoni meu-model koji omoguuje konstrukciju modela implicitnih atributa
(npr. FEM je pomoni model korišten za odreivanje raspodjele naprezanja).
Slika 8: Razvoj proizvoda kao model transformacija [5]
Meutim, esto je potrebno primijeniti višestruke procese nad eksplicitnim atributima
kako bi se procijenile vrijednosti razliitih implicitnih atributa. Npr. kako bi se procijenila
otpornost komponente na zamor, detalji geometrije, materijala i nametnutog optereenja e biti
kombinirani s tehnikama za kinematsku i dinamiku analizu, te analizu naprezanja, iji e
rezultati biti pohranjeni u algoritme za procjenu ivotnog vijeka komponente u odnosu na
zamor. Zbog toga je prikladnije razmotriti mree tranformacija izmeu modeliranih atributa,
koje se sastoje od dva glavna elementa, onih koji oznaavaju modelirane atribute i onih koji
predstavljaju transformacije. Strelice koje se nalaze izmeu elemenata prestavljaju tok
informacija. Pokazalo se da su Petri mree najprikladnije za modeliranje procesa razvoja
proizvoda, jer se njima jednostavno prikazuju podaci i procesi, serijski i paralelni elementi, te
se kroz simulaciju moe pratiti dinamika procesa u vremenu.
Lorena Vlah Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 14
2.4.2. Modeliranje razvoja i procesa za analizu razvoja pomou Petri mrea
U tehnikoj primjeni, pozicije predstavljaju stanja podataka u razvojnom procesu.
Pozicija moe predstavljati geometrijski model neke komponente, kolekciju svojstava
materijala, matematiki model i drugo, dok tokeni oznaavaju da je odreena informacija
prisutna u poziciji. Tranzicije predstavljaju operacije koje mogu biti uinjene nad podatkom
kada su tokeni postavljeni na ulaznu poziciju.
Slika 9: Hijerarhijsko detaljiranje tranzicije Petri mree [5]
Na slici 9. ulazne pozicije ukljuuju geometrijski model, podatke o svojstvima
materijala i podatke o sluaju optereenja koje se odnosi na tu komponentu. Kada su svi
zahtijevani podaci prisutni, moe se izvršiti tranzicija “Build FE model“, a prisutnost izlaznog
(output) tokena e pokazati da se ta aktivnost uspješno izvršila i predstavlja novo stanje u mrei.
Tranzicija “Build FE model“ zapravo ukljuuje više transformacija modela. Vjerojatno je da e
geometrijski model korišten u razvoju biti pojednostavljen za analizu i da e se izvršiti
aproksimacije kao što su simetrija oko neke osi ili razmatranje 2D modela, umjesto analiziranja
kompliciranog 3D sluaja. Na slian nain, sluaj optereenja i podaci o materijalu e se
vjerojatno idealizirati u odnosu na realan sluaj. To se moe modelirati koristei Petri mree i
primjenjujui tranzicije više razine (high-level) kako bi se predstavila mrea na nioj razini.
Lorena Vlah Diplomski rad
Slika 10: Mreni model procesa optimizacije uklještene grede IPE profila optereene na
savijanje koncentriranom silom [5]
Na slici 10. je dijagram tipa Petri mree koji prikazuje stanja podataka i transformacije
korištene u optimizaciji grede. Prikazano je više tokena u pozicijama koje imaju višestruke veze
prema tranzicijama, te su prikazane teine na vezama koje omoguuju nastajanje višestrukih
tokena. Strelice iz tranzicije T9 prema pozicijama: beam dimensions, problem parameters,
material parameters i limits imaju teine kako bi se osiguralo da je dovoljno tokena
pozicionirano da se izvrše sve zahtijevane tranzicije. Iteracija je realizirana višekratnim
okidanjem tranzicije T9 za svaki korak optimizacije.
2.4.3. Primjena upravljaa procesa
U lanku je prikazan razvoj koljenastog vratila automobila te je nastanak vratila opisan
kroz tri faze. Prva faza definira dimenzije ogranienja prostora, druga dobivanje okvirnih
proporcija, a zadnja konstrukciju doraenu do detalja. Zatim je modelirana pojednostavljena
Petri mrea procesa razvoja koljenastog vratila kako bi se mogla implementirati u upravljaku
jedinicu (controller).
U razvoju koljenastog vratila naješe sudjeluje najmanje dva dizajnera specijalizirana
za odreena podruja. Svaki od njih treba izdvojiti podatke modela zahtijevane od drugih, te je
primijeeno da se mnogo vremena troši na izdvajanje tih podataka. Uoeno je da se taj proces
Lorena Vlah Diplomski rad
moe automatizirati jer su komponente parametrizirane. Pomou Petri mrea razvijen je
program koji simulira paralelne aktivnosti kojima koordinira interakciju izmeu proraunskih
procesa korištenih u analizi procesa. Upravlja automatski upravlja slijednim i paralelnim
izvršenjima razliitih procesa. Za pripajanje dodatnog procesa, kako bi se ispitali rezultati
analize i modificirali ulazni parametri, uspostavljena je automatska optimizacija
multiprocesora. Inicijalizacija mree je ostvarena tako da upravlja uita ulazni dokument koji
je korisnik pripremio. Multiprocesorske operacije su postignute postavljanjem skupa
kontrolera, po jedan na svakoj radnoj stanici, što doprinosi brem izvršenju mree. Glavna
upravljaka jedinica upravlja cjelokupnim nizom izvršenja tranzicija procesa i komunicira sa
upravljaima na svakoj radnoj stanici.
Slika 11: Rasporeivanje raunalnih procesora i aktivnosti [5]
Lorena Vlah Diplomski rad
2.5. Primjena Petri mrea u upravljanju tijekom rada (Workflow Management)
Informacijski sustavi u današnje vrijeme kontroliraju, prikazuju i podravaju logistike
aspekte poslovnih procesa. Današnji poslovni sustavi isporuuju veliku koliinu proizvoda i
usluga, što rezultira time da se broj radnih procesa unutar tvrtki znaajno poveao. ivotni vijek
proizvoda se u zadnjih nekoliko desetljea smanjio, poslovni procesi su skloni estim
promjenama, a sloenost procesa se znatno poveala. Navedene promjene okruenja u
prosjenim poslovnim organizacijama ukazuju na potrebu za konceptima, tehnikama i alatima
za podršku upravljanju tijekom rada što predstavlja bitnu znaajku u razvoju današnjih
informacijskih sustava. Sustav upravljanja tijekom rada (WFMS - Workflow management
system) je softverski alat koji omoguuje definiranje, izvršenje, registraciju i kontrolu procesa.
2.5.1. Upravljanje tijekom rada
Tijek rada temeljen je na sluaju (case-based), svaki dio rada izvršen je za specifian
sluaj. Sluajevi se obrauju izvršavanjem zadataka odreenim redoslijedom. Da bi se zadaci
izvršavali odreenim redom, nuno je definirati uvjete koji odgovaraju uzronim ovisnostima
izmeu zadataka. Uvjet moe biti ispunjen ili neispunjen (true or false). Svaki zadatak ima
preduvjete za izvršenje i postuvjete koje odreuje to izvršenje.
Tijek rada ima tri dimenzije: (1) dimenzija sluaja, (2) dimenzija procesa i (3) dimenzija
resursa. Dimenzija sluaja oznaava injenicu da su svi sluajevi obraeni individualno. Sa
stajališta tijeka rada, sluajevi ne utjeu direktno jedni na druge ve utjeu jedni na druge
indirektno putem dijeljenja resursa i podataka. U dimenziji procesa specificirani su zadaci i
usmjeravanje zadataka. Identificirana su 4 tipa usmjeravanja: sekvencijalno ( izvršenjem jednog
zadatka slijedi drugi zadatak), paralelno (dva ili više zadataka izvršava se u isto vrijeme),
uvjetno (izvršenje ili prvog ili nekog drugog zadatka), iteracijsko (izvršavanje nekog zadatka
više puta).
Slika 12: Trodimenzijski prikaz tijeka rada
Slika 13: 4 tipa usmjeravanja procesa [7]
2.5.2. Obojene Petri mree za modeliranje i analiziranje procesa tijeka rada
Petri mree su dobro utemeljena tehnika modeliranja procesa, koje je šezdesetih godina
osmislio Carl Adam Petri. Od tada su korištene za modeliranje i analiziranje raznih procesa za
primjenu od protokola, proizvodnih sustava, interakcije meu korisnicima do poslovnih
procesa. U zadnja dva desetljea klasine Petri mree proširene su s bojom, vremenom i
hijerahijom. Ta proširenja olakšavaju modeliranje kompleksnih procesa gdje su podaci i
vrijeme vani faktori. Procesi tijeka rada modelirani pomou Petri mrea imaju jasnu i preciznu
definiciju jer je semantika klasinih Petri mrea i nekoliko poboljšanja (boja, vrijeme,
semantika) definirana formalno. Petri mree omoguavaju primjenu raznih tehnika analize. Te
Lorena Vlah Diplomski rad
tehnike mogu se koristiti da dokau svojstva (nepromjenjivost svojstava, zastoji i dr.) te da se
izraunaju procjene performansi (vrijeme odgovora, vrijeme ekanja i sl.). Mogue je otkriti
alternativne tijekove rada koristei standardne alate za analizu.
Klasine Petri mree omoguuju modeliranje stanja, dogaaja, uvjeta, sinkronizacije,
paralelizma, izbora i iteracije. No, realni procesi koje Petri mree opisuju skloni su biti
kompleksni i ekstremno veliki. Osim toga, klasine Petri mree ne omoguuju modeliranje
strukture podataka i vremena. Tri dobro poznata proširenja osnovnih Petri modela su: proširenje
s bojom za modeliranje podataka, proširenje s vremenom i proširenje s hijerahijom kako bi se
strukturirali veliki modeli.
Proširenje s bojom
Tokeni naješe predstavljaju objekte (resurse, dobara, ljude) u modeliranom sustavu.
Ponekad je potrebno postaviti atribute na te objekte (npr. ime, broj, datum, iznos). Zbog toga
se Petri mree proširuju s bojom ili tipom podatka, odnosno tokena. U obojenim Petri mreama
svaki token ima vrijednost koja se naziva “bojom“. Tranzicije odreuju vrijednosti
proizvedenih tokena na osnovi vrijednosti potrošenih tokena, odnosno tranzicije opisuju
relaciju izmeu vrijednosti ulaznih tokena i vrijednosti izlaznih tokena. Mogue je specificirati
preduvjete koji zahtjevaju ispunjenje boje tokena kako bi ga uzeli u obzir.
Proširenje s vremenom
Za realne sustave esto je vano opisati vemensko ponašanje sustava , odnosno potrebno
je modelirati trajanje i kašnjenja. Vrijeme moe biti povezano s tokenima, pozicijama i
tranzicijama.
Iako vremenske obojene Petri mree omoguuju saeti opis mnogih poslovnih procesa,
precizne specifikacije realnih sustava imaju tendenciju da mree postanu velike i kompleksne.
Iz tog razloga, omoguena je konstrukcija hijerarhije, koja se naziva podmrea (subnet).
Podmrea moe biti skupina odreenog broja pozicija, tranzicija i podsustava. Takva
konstrukcija koristi se kako bi se strukturirali sloeni procesi. Na jednoj razini eli se dati
jednostavan opis procesa. Proširenje s hijerarhijom omoguuje takav pristup.
Lorena Vlah Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 20
U modeliranju procesa pomou Petri mrea, koriste se tzv. graevni blokovi (building
blocks) kao što su AND-split, AND-join, OR-split i OR-join kako bi se dobila sekvencijalna,
uvjetna, paralelna i iterativna usmjeravanja.
Slika 14: Sekvencijalno usmjeravanje [7]
Slika 15: Paralelno usmjeravanje [7]
Slika 16: Uvjetno usmjeravanje [7]
Slika 17: Iterativno usmjeravanje [7]
<
2.6. Tokovi parametara
Komunikacija je kljuna za uspješnost bilo kojeg razvojnog procesa. No, u razvoju
sloenih proizvoda, ona esto ne uspijeva i utjee na smanjenje efikasnosti procesa i kvalitetu
proizvoda. U razvoju kompleksnih proizvoda sudjeluje veliki broj ljudi, iz razliitih
specijaliziranih podruja koji rade na razliitim zadacima. Pojedinci esto imaju loš uvid u to
kako se njihovi zadaci uklapaju u kontekst šireg pogleda na proizvod unato tome što su
specijalizirani za svoja podruja i razumiju zadatke osoba s kojima esto rade. Konstruktori
ponekad ne znaju odakle je došla informacija, odnosno parametar, te tko e njegovu vrijednost
dalje koristiti. To oteava pregovaranje izmeu konstruktora i vodi prema gubitku resursa.
Pogreška u razmjeni znanja je esto posljedica problema u komunikaciji. [3]
2.6.1. Problemi u komunikaciji
Konstruktori stvaraju i daju specifikacije svojih zadataka, što je izraeno u obliku
parametara, uglavnom u formi skica ili numerikih vrijednosti. Tokovi parametara odnose se
na put koji oni prou u procesu razvoja proizvoda i podatke koji utjeu na vrijednosti
parametara, kao što su zahtjevi i ogranienja. Više konstruktora esto koristi vrijednosti istih
parametara, a da pritom nisu svjesni jedni drugih. U tom sluaju, ako jedan od njih treba
promijeniti vrijednost, drugi nisu o tome obaviješteni. Kod modeliranja tokova parametara
tijekom procesa razvoja, dizajneri mogu pratiti informacije generirane tijekom procesa i
zatraiti obrazloenja za odreene vrijednosti. Razvojni timovi mogu pregovarati o zadacima i
raspravljati o vrijednostima parametara te biti informirani o promjenama. Razumijevanje
kompleksnosti i podrška toku informacija tijekom projekta je kljuna za uspješnost razvoja
proizvoda. [3]
Lorena Vlah Diplomski rad
Kompleksni proizvodi su podijeljeni u module s relativno jednostavnom interakcijom
kako bi se smanjila zahtjevnost upravljanja razvojim procesom i ubrzao proces razvoja. No,
nedostatak svijesti o interakcijama komponenata i meuovisnosti razvojih procesa rezultira
nizom problema. Dizajneri ne znaju koje informacije moraju dati u koje vrijeme, a koje
informacije trebaju prihvatiti. Posebno se istiu sljedea pitanja:
Tablica 3: Problemi s kojima se dizajneri susreu u komunikaciji
Nepotpuna povijest informacije
lanovi tima ne mogu ui u trag informacijama, kao što su specifikacije i vrijednosti
parametara, odnosno saznati koji su dizajneri odgovorni za njih. Stoga ne mogu dovesti u
pitanje te vrijednosti ili mijenjati prijašnje odluke, iako bi te promjene poboljšale cjelokupni
proizvod.
Paralelna (istovremena) primjena informacija je nepoznata
Dizajneri ne znaju tko sve istovremeno koristi istu informaciju ili koje posljedice promjena
odreenog parametra ima na druge aspekte razvoja. Zbog organizacijske strukture poduzea
teško je dobiti informacije kako bi se razmotrili paralelni parametri.
Nepoznata odredišta za informacije
U mnogim sluajevima dizajneri ne znaju na koga e utjecati njihove odluke. Nepoznati su
odredište i primjena kreiranih informacija te njihov utjecaj. Dizajneri ne pruaju svojim
kolegama odgovarajue informacije, posebice podatke o odlukama koje su privremene. Ne
pruaju se informacije o parametrima ija ogranienja se mogu mijenjati. To rezultira
proizvoljnim odlukama koje vode nepotrebnim ogranienjima kasnije u projektu.
Posljedice nerazumijevanja tokova parametara u razvoju su velike. Bitnim zadacima se
ne dodjeljuje prioritet, što rezultira nepotrebnim kašnjenjima za druge. To je posebice tako s
malim zadacima, kao što je naruivanje komponenata, koje moe imati veliki utjecaj na projekt
ako nije uinjeno na vrijeme. Dizajneri stoga ne uspijevaju uvidjeti mogunosti za poboljšanje
vlastite izvedbe. [3]
2.6.2. Modeli procesa razvoja
Design Structure Matrices (DSM) su kvadratne matrice s identinim retcima i stupcima
s naznaenom dijagonalom i koriste se za oznaavanje zavisnosti jednog elementa prema
drugom. Te matrice prikazuju svojstva procesa. Moe se promijeniti redoslijed redaka (zajedno
sa stupcima) kako bi se postigao minimalan broj iteracija. No, DSM ne sadri informaciju kako
su zadaci povezani i zbog toga se ne moe koristiti za stvaranje tokova parametara.
Signposting je model dinamikog razvojnog procesa temeljen na vezama unutar zadatka
kroz parametre. Izlazni parametri jednog zadatka su korišteni kao ulazni za drugi zadatak.
Inicijalno je Signposting model korišten da uputi dizajnere na sljedei zadatak, pokazujui im
one zadatke za koje imaju dovoljno ulaznih podataka. Tim modelom su generirani mogui
putevi kroz razvojni proces. Za razliku od drugih modela, Signposting sadri dovoljno
informacija da prikazuje tokove parametara te na taj nain dizajneri mogu saznati trenutni status
parametra.
U ovom lanku razina pouzdanosti nekog zadatka prikazana je pomou boja. Crvena
boja znai da je vrlo vjerojatno e se taj zadatak izvršiti opet, što znai da vrijednosti parametara
koje su proizašle iz te radnje nisu pouzdane. To su uglavnom poetne vrijednosti s kojima se
ulazi u iteracijski proces. uta boja predstavlja zadatke koji imaju veu razinu pouzdanosti. To
upuuje da su vrijednosti parametara generirane tim zadatkom ve sigurnije, no još uvijek
postoji mogunost njihove promjene i ponovnog izvoenja zadatka. Zelena boja predstavlja
zadatke koji su rezultirali konanim vrijednostima parametara. U dijagramu je mogue vidjeti
i koji se zadatak trenutno izvodi. Ukoliko se vrijednost parametra treba promijenjeniti,
dizajneru je potrebna informacija koji sve zadaci koriste tu vrijednost. Osim paralelnih
zadataka, tokovi parametara pokazuju i zadatke koji su ve izvršeni, a utjecali su na zadatak
koji se trenutno izvodi.
U stablu koje prikazuje tokove više parametara, dizajner moe vidjeti kako drugi
parametri utjeu na razmatranu vrijednost (npr. ako konstruktor eli promijeniti vijak, htio bi
znati o povezanim naprezanjima i dimenziju promjera kroz koji vijak mora proi). Takvo
parametarsko stablo utvruje veze izmeu razliitih parametara zahtijevanih da bi se obavio
odreeni zadatak. To omoguuje dizajneru uvid u druge parametre zahtijevane kao ulazne za
zadatak gdje je trenutno razmatrani parametar potreban. Osim toga, mogue je vidjeti slino
Lorena Vlah Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 24
stablo za bilo koji parametar, a ne samo onaj koji je trenutno razmatran te je pruen pogled na
bilo koji parametar u kontekstu cjelokupnog razvoja. [3]
U drugom dijelu ovog diplomskog rada prikazati e se tokovi parametara, utvrditi e se
koji parametri su nuni za obavljanje odreenih razvojnih zadataka. Nakon obavljanja
odreenih zadataka, generirati e se pripadni parametri te e biti mogue pratiti paralelne
zadatke i trenutno stanje, što se pokazuje kao nuno za uspješan proces razvoja proizvoda.
Slika 19: Paralelni zadaci koji su koristili parametar i koji ga trenutno koriste [3]
Slika 20: Tok više parametara kojim je prikazana interakcija izmeu razliitih parametara koji
povezuju isti zadatak [3]
Lorena Vlah Diplomski rad
2.7. Upravljanje parametrima, novi pristup u inenjerstvu sustava (Daimler AG)
Inenjerstvo sustava je interdisciplinarno polje inenjerstva i inenjerskog upravljanja
koje se fokusira na to kako razvijati i upravljati kompleksnim sustavima kroz ivotni vijek
proizvoda. SE (Systems Engineering) koristi alate koji ukljuuju modeliranje, simulaciju i
analizu zahtjeva kako bi upravljali kompleksnošu [10]. Trenutni pristupi u inenjerstvu
sustava temeljenog na modelu nemaju široku primjenu u razvoju automobilskih proizvoda zbog
napora modeliranja i visoke kompleksnosti modela sustava. lanak opisuje novi pristup
inenjerstvu sustava temeljen na sustavnom upravljanju inenjerskim parametrima kao
kvantificiranim, povezanim i sljedivim karakteristikama inenjerskih objekata u razvoju
proizvoda. Pristup ima za cilj podrati razvoj kompleksnih proizvoda tako da daje inenjerskim
procesima pravu informaciju u pravo vrijeme omoguavajui sljedivost u implicitno
generiranim modelima sustava na razini inenjerskih parametara. [11]
Strogo progonjeni CO2 strategijama, kako bi se drali legalnih zahtjeva, te razvili odrive
i inovativne proizvode, automobilska industrija je prisiljena integrirati nove koncepte i pristupe
po pitanju snage vozila, materijala i funkcionalnosti. Kao glavni izvor inovacija spominje se
primjena multidisciplinarnih funkcija, realiziranih kroz mehatronike sustave, ukljuujui i
spregnute podsustave, koji kreiraju visoko kompleksan i umreeni proizvod. Razvoj takvih
sustava zahtijeva kooperaciju više disciplina (mehanika, mehatronika i informatika) i tako
pojaava organizacijsku i proceduralnu kompleksnost, vodei prema znaajnom poveanju
interakcije i komunikacije meu dizajnerima. [11]
SE pristupi se razvijaju kako bi pomogli uspješnom provoenju interdisciplinarnog
razvojnog procesa. Znatan aspekt SE pristupa je eksplicitno modeliranje tehnikih sustava kako
bi opisali svojstva i ponašanje sustava, specificirali i provjerili disciplinu koja obuhvaa
koncept rješenja te omoguili sljedivost izmeu mnoštva inenjerskih objekata (Engineering
Objects EO's). Ovaj lanak opisuje novi pristup u SE i njegovu implementaciju prototipom koja
prua podršku procesu razvoja kompleksnih proizvoda na razini inenjerskih parametara. [11]
2.7.1. Trenutni pristupi i novi pristup upravljanja parametrima u inenjerstvu sustava
Pristup inenjerstva sustava temeljen na modelu (Model-Based Systems Engineering)
produuje SE pristup generirajui i koristei centralno dostupne digitalne modele sustava kako
bi olakšali interakciju izmeu razliitih softverskih alata, omoguili sljedivost izmeu EO od
Lorena Vlah Diplomski rad
kojih se sustav sastoji. Razvoj u automobilskoj industriji zahtijeva suradnju dizajnera koji
moraju pruiti detaljne informacije o komponentama ili modulima, iako ne profitiraju od tih
informacija, dok ih drugi koriste i od njih profitiraju. Postavlja se pitanje kako SE pristup treba
biti konceptuliziran da bi savladao izazove kompleksnosti sustava ujedinjujui inenjerske
objekte i njihove odnose u jedan stalno auran prikaz sustava bez nekompatibilne grupe alata i
pretjeranog napora modeliranja. [11]
Provedeni su intervjui u razliitim odjelima te su analizirani tokovi rada, tokovi
informacija te obraivani tipovi podataka u automobilskoj industriji. Sve što je stvar percepcije,
materijalno ili nematerijalno, smatra se objektom, karakteriziranim svojstvima. Kako bi se
objekti meusobno razlikovali, potrebno je identificirati i definirati svojstva specifina za
odreeni objekt – karakteristike objekta. Inenjerski parametar predstavlja karakteristiku
kvalitete i relaciju koja moe specifino biti opisana kvantitetom. Parametar esto nosi ime koje
opisuje karakteristiku i kvantitetu (numerike vrijednosti). [11]
Pristupi temeljeni na modelu u SE koriste stroju itljive grafike jezike za modeliranje
koji omoguuju konstrukciju sustava i analizu. SysML (Systems Modeling Language) prua
predefiniranu grupu dijagrama koji omoguuju modeliranje ponašanja sustava, zahtjeva,
strukture i parametara u holistikom modelu sustava. Po kreiranju modela sustava, inenjerski
objekti mogu biti praeni te informacije koje se odnose na njihove parametr mogu biti preuzete
i razmijenjene. To se naziva top-down pristupom jer slijedi put od kreiranja holistikog modela
sustava, pripajanja inenjerskih objekata, do stjecanja parametara iz EO. Taj pristup je
ogranien sa sloenosti modela zbog nehomogenosti inenjerskih alata koji drugaije
predstavljaju parcijalne modele. Na temelju pristupa napravljena je implementacija prototipa
SysMT (System Model and Management Tool). Pristup baziran na predlošku omoguava
dobivanje podataka iz inenjerskih objekata i sljedivost kroz relacije EO. Upravljanje
parametrima je bottom-up pristup u inenjerstvu sustava. Za razliku od pristupa temeljenih na
modelu, upravljanje parametrima ne zahtijeva izradu modela cjelovitog sustava. Umjesto toga,
parametri su definirani i upravljani u jedinstvenoj (single source) aplikaciji. Parametri
posjeduju samo reference prikaza inenjerskih objekata od kojih su nastali. Ve postojei EO i
njihove implicitne veze jednog prema drugom su prikazani preko parametara, umjesto da su
eksplicitno prikazani u modelu. Razvijen je prototip (aplikacija) implementacije pristupa
upravljanja parametrima. Tri glavna aspekta implementirana u prototipu su: model podataka za
Lorena Vlah Diplomski rad
organizaciju parametara, funkcije unutar aplikacije koja upravlja bazom podataka kako bi
kreirala radnu okolinu i funkcionalna poboljšanja na osnovu središnjeg modela podataka.
Slika 21: Usporedba Top-Down SE pristupa temeljenih na modelu i pristupa Upravljanje
parametrima kao Bottom-Up pristupom [11]
No, nedostatak pristupa je da nije podrana odgovarajua komunikacija vezano na
promjene u specifikacijama arhitekture proizvoda. Prednosti su da se promjene parametara
dohvaaju izravno iz PDM i CAD sustava, a omoguena je i sljedivost parametara. Pristup
izvještava o promjeni i omoguuje trenutnu akciju. Proces dostave informacija iz parcijalnih
modela u holistiki model je tako sveden na minimum.
Lorena Vlah Diplomski rad
2.8. Upravljanje parametrima arhitekture vozila (Daimler AG)
Izloena studija nastavak je na prethodno obraeni lanak u kojem je predstavljen
pristup upravljanja parametrima. Taj pristup olakšava upravljanje procesom dobivanja i
praenja funkcionalnih i geometrijskih parametara u aplikaciji za bazu podataka. Pristup baze
podataka omoguava kvalitativno upravljanje meuovisnostima parametara definirajui tzv.
aktivne lance. Aplikacija baze podataka moe biti povezana s CAD modelima te omoguava
inicijalnu integraciju CAD parametara i njihovo konstantno auriranje u bazi podataka. [12]
2.8.1. Aktivni lanci u pristupu upravljanja parametrima
Modeliranje sustava omoguava prikaz meuovisnosti unutar modela sustava. U
kontekstu inenjerstva sustava, sljedivost predstavlja središnji aspekt. Sljedivost je sposobnost
opisivanja, dokumentiranja i praenja ovisnosti meu artefaktima kroz cijeli razvojni proces.
Danas postoji mnoštvo industrijskih alata koji podravaju modeliranje sustava i sljedivost. No,
u praksi implementacija modela nije esta zbog zahtjevnosti procesa modeliranja. Pristup
upravljanja parametrima temelji se na rješenju s bazom podataka. Ovisnosti izmeu parametara
mogu se jednostavno modelirati u obliku aktivnih lanaca. Parametri mogu biti funkcionalnog
ili geometrijskog karaktera. Pristup omoguava definiciju parametara u bilo koje vrijeme,
unutar bilo kojeg alata. Geometrijski parametri su ve implementirani u CAD modele. Ti
modeli su zatim upravljani u specifinim konfiguracijama proizvoda u PDM sustavima. CAD i
PLM su sastavni dijelovi postojeeg IT okruenja. Povezivanjem CAD i PLM sustava,
parametri nisu samo upravljani bez redundancije, ve i aurirani. Kako bi se parametri vratili i
interpretirali u CAD podatke, informacija o parametru i njegovoj vrijednosti mora biti ugraena
tako da je itljiva stroju. Ta funkcionalnost ostvarena je korištenjem XML tehnologije. [12]
Slika 22: Integracija baze podataka parametara u CAD-PDM okruenje [12]
Lorena Vlah Diplomski rad
Funkcionalne i geometrijske meuovisnosti unutar i izmeu komponenata mogu biti
dokumentirane spajanjem parametara specifinih za komponentu u aktivni lanac. Aktivni lanac
je spremište u kojem su parametri zajedno okupljeni. Isti parametar moe biti dio nekoliko
aktivnih lanaca. Kada doe do promjene parametra, to moe imati utjecaj na bilo koji drugi
parametar koji je dio akrivnog lanca ili na parametre drugih lanaca ako je izmijenjeni parametar
povezan s nekoliko aktivnih lanaca. Predstavljeni pristup nije ogranien niti na specifine
procese niti sa razinom kompleksnosti sustava. Parametri mogu biti definirani u bilo koje
vrijeme procesa razvoja i povezani s bilo kojim drugim parametrima. [12]
Korištenje baze podataka za upravljanje parametrima predstavlja pristup za kreiranje
transparentnosti i dosljednosti u visoko umreenom razvojnom procesu. Povezivanje
parametara u aktivne lance predstavlja pristup modeliranja s malom zahtjevnošu koji bi
dizajneri mogli lako prihvatiti. [12]
Lorena Vlah Diplomski rad
2.9. Modeliranje dinamike konstrukcijskih parametara pomou Petri mrea
Koordinacija i komunikacija meu lanovima tima koji zajedno rade na kompleksnim
proizvodima postale su problem od primarnog interesa. Sloenost proizvoda se prikazuje kroz
funkciju, tehnologiju i spajanje svih sustava na nioj ili višoj razini kompleksnosti. Promatraju
se veliki broj aktivnosti, karakteristika sudionika, karakteristike timova i oganizacija te veze
meu njima. PLM (Product lifecycle management) podrava upravljanje podacima i procesima
vezanim uz razvoj proizvoda, kao što su vizualizacija, veza s CAD alatima, inenjerstvo
sustava, suradnja i veze s drugim poslovnim informacijskim sustavima. No, primjeeno je kako
PLM ne prua trenutno auriranje informacija, što dovodi do problema u razmjeni znanja
izmeu lanova tima, osobito u razmjeni vrijednosti parametara ili usklaivanju njihovih
vrijednosti. Niti vizualizacija toka parametara nije podrana. Potrebno je istraiti metode i alate
kojima bi se uspješno upravljalo dinamikom konstrukcijskih parametara u okolnostima razvoja
kompleksnih proizvoda u timskom radu koji ukljuuje veliki broj spregnutih parametara.
Spregnute parametre mogue je prepoznati u DSM matrici, ali samo na statikoj razini.
Spregnutim parametrima nazivaju se oni ije vrijednosti utjeu na konstrukciju više modula
nekog proizvoda, a za svaki modul zaduen je jedan dizajner. Dizajneri moraju suradnjom
utvrditi vrijednosti takvih parametara. [6]
U primjeni klasinih Petri mrea uoeno je da modeli postaju preveliki zbog toga što
manipulacija podacima mora biti prikazana direktno u strukturi mree, a i nije razvijena podrška
hijerahijskom modeliranju (izrada podmodela). Kako bi se ti problemi uklonili, razvijene su
Petri mree više razine. High-level Petri nets prepoznate su kao najprikladnija mrena tehnika
za opis i analizu sinkronizacije, komunikacije i razmjenu resursa izmeu paralelnih procesa.
Obojene Petri mree (Coloured Petri Nets) predstavljaju jezik za modeliranje Discrete-Event
sustava, kombinirajui sposobnosti Petri mrea sa sposobnostima programskog jezika. CPN's
pruaju i kreiranje strukture podataka i hijerarhijsku dekompoziciju. Modeliranje kompleksnog
procesa CP mreom nije trivijalno, ali ukoliko postoje ponavljajui modelirani problemi,
mogue je ubrzati modeliranje koristei tzv. uzorke (design patterns). [6]
U lanku su analizirani parametri multifunkcionalne robotske ruke koju je razvijao tim
od dva dizajnera. Svaki dizajner bio je zaduen za konstrukciju jednog modula. Odnosi izmeu
parametara analizirani su u DSM matrici, gdje je prepoznato nekoliko spregnutih parametara
Lorena Vlah Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 31
ije konane vrijednosti moraju biti donesene u procesu suradnje. U alatu CPN-Tools prikazan
je inicijalni model toka parametara.
Slika 23: Inicijalni CPN model procesa razvoja [6]
Lorena Vlah Diplomski rad
2.10. Dimenzije komunikacije u razvoju proizvoda
Studija istrauje razliite interakcije u dizajnu i razvija skup dimenzija za klasificiranje
scenarija komunikacije u razvoju proizvoda. Sustavi podrške kolaborativnom dizajnu su
razvijeni za specifine scenarije, dok razmatranje šireg raspona korištenja moe pokazati više
zahtjeva i potencijalnih zamki. Razliite raunalne tehnologije omoguuju dizajnerima da
uinkovito surauju na velikim projektima, unato geografskim udaljenostima. Sustavi za
upravljanje informacijama koji podravaju komunikaciju kroz voenje evidencije su bitna
stavka razvoja, kao i sustavi za sastanke licem u lice koji omoguuju dijeljenje raunalnih
prikaza informacija. Postoje sustavi koji podravaju video konferencije te kolaborativno
konstruiranje na dijeljenim CAD modelima. Nakon provedenog istraivanja potveno je kako
razgovori o dizajnu gotovo uvijek ukljuuju skice, crtee, prototipove i druge vizualne prikaze.
Komunikacija u skupnom konstruiranju je je realizirana kroz kombinaciju govora, crtea i
gesta. Primijeeno je da su sporna pitanja kompleksnih proizvoda naješe rješavana socijalnim
procesima argumentiranja i pregovaranja. [14]
Tablica 4: Dimenzije komunikacijskih situacija [14]
O b li
Vrijeme Komunikacija je interaktivna u realnom vremenu ili
asinkrona
Identitet Primatelji su poznati (razgovor, privatne poruke) ili
nepoznati (evidentiranje, otvorena publika)
konvergentno rješavanje problema /
stjecanje ili prenošenje ve postojeih informacija
Podjela odluivanja
neki zadaci su podreeni drugima
Trajanje Komunikacijska aktivnost je kratka /
aktivnost je produena
mišljenja, prosudbe ili prognoze
zadatak nije hitan
Stanje strunosti Sudionici su podijelili znanje (koriste iste kocepte i
mogu interpretirati jedni drugima pojmove i prikaze) /
sudionici imaju komplementarne strunosti
na potpuno drugaiji nain
Poznanstva Sudionici se poznaju /
Kontekst Sudionici dijele kontekstualne informacije /
sudionici imaju razliito znanje o kontekstu
S tr
u n
o st
sudionici imaju razliiti status
Sigurnost Sve informacije se mogu dijeliti /
neke informacije se ne smiju dijeliti
P ri
k az
tekstualnih datoteka ili CAD modela, web stranice,
dijeljene datoteke, fiziki objekti kao prototipovi
Oblik informacije Tekst, tablice, dijagrami, kod, fotografije, tehnika
dokumentacija
informaciju
Neke od tih dimenzija odreuju veinu karakteristika situacija interakcije te dovode do razliitih
scenarija. Ti scenariji predstavljaju tipine radne situacije koje zahtjevaju raunalnu podršku.
Lorena Vlah Diplomski rad
Predaja zadatka
Jedna osoba obavlja zadatak razvoja, a zatim zadatak prelazi na daljnji razvoj od strane
drugog specijalista s drugaijim aspektima dizajna, uz pismenu ili usmenu specifikaciju.
Pretpostavlja se da e drugi dizajner nastaviti razvoj prema zahtijevanim specifikacijama
radije nego da promijeni specifikacije. Sudionici su esto dislocirani i komunikacija je
asinkrona. Zadaci koji se kasnije odvijaju se esto promatraju kao podreeni, te dolazi do
pregovaranja kada nastane problem.
Zajedniko konstruiranje
Grupa ljudi radi zajedno na problemu, naješe u isto vrijeme na istom prostoru. Pojedinci
bi mogli raditi na dijelovima problema, ali imaju jednostavan pristup jedan prema drugome
te rasprave probleme odmah kada nastanu. To je est sluaj kada se radi o grupi ljudi slinih
strunosti, dobrih poznanstava i kada rješavanje problema utjee na sve.
Suelje pregovaranja
U paralelnom razvoju razliiti ljudi iz razliitih podruja rade na dizajnu u isto vrijeme.
Njihovi zadaci imaju meusobno zavisne ulaze. Da bi se postigla potpuna istovremenost, oni
trebaju raditi s procijenjenim vrijednostima parametara i pregovarati kako bi se postigla
meusobno dosljedna rješenja za njihove individualne probleme. Paralelni procesi razvoja
napreduju najbolje u projektnim timovima jer se komunikacija odvija neformalno
razgovorima jedan na jedan i sastancima.
Zahtjev za informacijom
Dizajneri obino shvate da trebaju više informacija, a glavni izvor tih informacija su njihovi
kolege. Zahtjev za informacijom e se eše pojaviti u predaji zadataka ili istovremenim
situacijama nego na zajednikim razvojnim sastancima.
Pregovaranje radi jasnoe i ogranienja pregovaranja
Sudionici u raspravi moraju osigurati da razumiju pozicije jedni drugih, tj. moraju postii
kompatibilne interpretacije situacije. To esto zahtjeva razumijevanje ogranienja koja drugi
Lorena Vlah Diplomski rad
moraju ispuniti te razumijevanje ogranienja vlastitih aktivnosti. Pregovaranje radi jasnoe
esto dovodi do pregovaranja preko ogranienja. To je posebno vano kada se zadaci trebaju
predati od jednog specijalista drugom.
Generiranje ideja
U mnogim procesima dizajna, koji su u osnovi sekvencijalni, generiranje ideja provodi se
kao zajednika aktivnost na sastancima. Potrebno je sagledati sva mogua rješenja uz
obvezujue vrijeme i raspodjelu resursa. Dizajneri esto koriste ideje iz prošlih projekata ili
drugih izvora.
Rješavanje sukoba
Sastanci su esto dogovoreni kako bi se riješili sukobi izmeu elemenata dizajna. Rješenja
konfliktnih situacija variraju ovisno o tome da li je prisutna osoba koja ima autoritet i
sposobnost da presudi ili nametne svoju odluku stranama koje su u konfliktu.
Donošenje odluke
dati ustupke koje je potrebno napraviti, u rješavanju konflikata, vrednovanju koncepata i dr.
Ako pojedinci donose vlastite odluke, moraju ih opravdati. Odluke se naješe donose
zajedniki na sastancima ili od pojedinca na višoj poziciji poduzea.
Opravdanje
Dizajneri moraju esto opravdati svoja rješenja ili odluke, ili usmeno na sastancima ili u
izvješima. Primatelj ne moe pretpostaviti da ima isto znanje kao i osoba koja mora
opravdati rješenje. Opravdanje mora biti jednako, kako nadreenoj osobi tako i svima
drugima te predstavljeno tako da ga primatelj razumije. Specifina opravdanja su esto
potrebna kod aktivnosti predaja zadataka.
Lorena Vlah Diplomski rad
2.11. Modeliranje komunikacijskih aktivnosti više agenata pomou Petri mrea
Sustavi više agenata tradicionalno koriste komunikacijske protokole, koji su niz
aktivnosti, pri emu neki od tih protokola ne vode brigu o autonomiji agenata u komunikaciji.
Prikazati e se tok informacija izmeu razliitih entiteta komunikacije agenata pomou Petri
mrea. Dok komuniciraju, svaki agent moe neovisno okinuti tranziciju, što utjee na stanje
dijaloga.
Multi-agent sustav je sastavljen od nekoliko agenata koji imaju za cilj dosegnuti
ostvarenja koja su neostvariva bez doprinosa pojedinanih agenata. Svojstva agenata su njihova
autonomija i meudjelovanje koje izvode s okruenjem. Oni djeluju neovisno na temelju svog
mentaliteta (naina razmišljanja) i onoga što naue od drugih. Izrazi izmijenjeni izmeu agenata
reflektiraju njihov stil govorenja i pripadaju razliitim kategorijama kao što su: (1)
pregovaranje, u kojemu se agenti nastoje sloiti oko podjele nekih rijetkih resursa; (2)
uvjeravanje, u kojemu svaki agent nastoji uvjeriti druge da podre njegove tvrdnje; (3) traenje
informacija, u kojima agenti nastoje odgovoriti na neka pitanja drugih; (4) upit, u kojem
nekoliko agenata povezano nastoji odgovoriti na neka pitanja drugih; (5) ograniavanje, u
kojem se agenti nastoje povezano sloiti oko nekih specifinih situacija. U osnovi protokoli
eksplicitno izraavaju komunikacijske izraze koje tipini agent izgovori tijekom interakcije s
aktivnom okolinom. Ti protokoli su esto specificirani uz preduvjete (ili naknadne uvjete) i
pokretani pomou mehanizma za donošenje odluka koji omoguuje agentima da razumno
prihvate ili odbiju izraz izgovoren od drugog autonomnog agenta. Ponekad tipini agent treba
objašnjenja ako trenutni argumenti nisu dovoljni da donese racionalnu odluku. Uobiajeno
agent treba obraniti svoju prijašnju izjavu. Obrana spomenutog agenta moe imati dva razloga.
Prvi razlog reflektira znanje agenta, koje odreuje da li je njegova izjava tona. Na taj nain,
on se uvijek slae sa odreenom tvrdnjom sve dok nije kontradiktorna sa njegovom ve dobro
poznatom informacijom. Drugi razlog je temeljen na prethodnim stajalištima koja je zastupao.
Pri svakom stajalištu, agent sprema ili aurira sve informacije razmijenjene izmeu sebe samog
i drugih agenata. Stoga, oito je da što se više agenata sloi oko spomenute izjave, dobivanje
tvrdnje s visokom sigurnošu postaje više povjerljivo. Štoviše, u toj funkciji više faktora,
pouzdanost agenata doprinosi mogunosti da daju teine razliitim agentima, i tako dobivaju
mudriju odluku. [8]
Fakultet strojarstva i brodogradnje 37
2.11.1. Petri net okvir kao formalna metoda za modeliranje razliitih oblika komunikacije
u sustavima s više agenata
Petri mree se naješe koriste za modeliranje sustava za procesuiranje (obradu i
manipulaciju) podataka s istovremenim dogaajima. Uz prikaz i analizu, mogue je
implementirati u sustav istovremenost, sinkronizaciju, konflikte i razliite izbore. Petri mree
su razmatrane kao matematiki model za sustave s reguliranim tokom informacija i s obzirom
na to da je struktura bipartitni usmjereni graf, razliiti rezultati interakcije agenata kroz razliite
puteve izvršenja, mogu biti praeni i analizirani. [8]
Okolina pregovaranja
Pregovaranje omoguuje više od jedne sesije (aktivnosti) u vremenu.
Slika 24: Primjer klasine Petri mree za proces komunikacije (pregovaranja) [8], [9]
Lorena Vlah Diplomski rad
2.12. Istraivanje korelacija izmeu faktora koji utjeu na komunikaciju u
kompleksnom razvoju proizvoda
U lanku je prezentirana mrea faktora koji utjeu na komunikaciju. Mrea je dobivena
na temelju intervjuiranja inenjera, menadera i timova. Prikazani faktori mogu posluiti
boljem shvaanju cjelokupnog kompleksnog tehniko-socijalnog sustava te pomoi pri
modeliranju alata za podršku komunikaciji. [9]
Slika 25: Mrea korelacijskih koeficijenata [13]
Istaknute su etiri varijable za koje se pokazalo da imaju najviše veza prema ostalim
varijablama te su zbog toga nazvane jezgrene ili temeljne varijable u komunikaciji. To su:
Suradnja
Autonomija izvoenja zadataka
Fakultet strojarstva i brodogradnje 39
Mijenjanje statusa pojedinog faktora moe imati znaajan utjecaj na velik broj ostalih faktora
ukoliko je razina njihove povezanosti visoka. Takoer, mijenjanje jednog faktora koji se javlja
u više ciklusa procesa moe imati neplanirane efekte na faktore koji nisu direktno povezani s
istim. Mrea faktora koji utjeu na komunikaciju postoji kao rezultat istovremenih lokaliziranih
radnji. Takve se mree uobiajeno modeliraju kao višestruki vorovi u kojima svaki vor
predstavlja varijablu stanja s odreenom vrijednošu. Potrebno je utvrditi jesu li utjecaji na
komunikaciju linearni ili nelinearni te simetrini ili asimetrini. Odmakom od linearnosti i
simetrinosti komunikacija se komplicira te je za donošenje zakljuaka o takvim procesa
potrebno provesti daljnja istraivanja. Takoer je konstatirano da nije mogue pratiti sve
uzrone obrasce povezane s faktorima koji utjeu na komunikaciju zbog njihove kompleksnosti
i razliitosti. [9]
2.13. Modeliranje i simulacija protokola višestranog pregovaranja pomou obojenih
Petri mrea
lanak obrauje pristup modeliranju protokola višestranog pregovaranja, te je prikazano
kako razliiti naini pregovaranja (npr. aukcije, pogaanje) mogu biti modelirani na jedinstven
i dosljedan nain. U lanku je opisan protokol pregovaranja koji kombinira tri razliita naina:
pogodba, aukcija i glasanje. Rezultat pregovaranja je e-ugovor koji e biti potpisan od nekoliko
partnera. Model je realiziran pomou obojenih Petri mrea. Za kreiranje i analizu obojenih Petri
mrea korišten je CPN Tools. Simulacije su korištene za validaciju i analizu izvoenja, dok se
analiza stanja moe koristiti za utvrivanje moguih grešaka u protokolima. Obrauje se
problem e-ugovaranja, za reguliranje odnosa izmeu virtualnog poduzea i partnera koji
dobavljaju razne proizvode. E-ugovaranje se moe realizirati putem web servisa te je vano
utvrditi pravila za uspješno ugovaranje poslova koji zadovoljavaju unaprijed utvrene uvjete
(parametre), npr. koliina, cijena proizvoda i rok isporuke. [16]
Automatsko pregovaranje nije trivijalan zadatak. Veina sustava za pregovaranje ima
ogranien doseg: podravaju samo jednu vrstu pregovaranja, naješe pogodbe ili aukcije na
ogranienom trištu. Rezultat su ugovori izmeu dva pregovaraa. Ako u dogovoru sudjeluje
više od dva partnera, mora se napraviti više dvostranih ugovora. U sporazumu o suradnji
izmeu više partnera, to moe dovesti do gubitka znaenja pojedinih stavaka. Jedan ugovor
izmeu nekoliko partnera moe izraziti njihov zajedniki cilj pomou skupa sloenih odnosa.
Dijeljenje tog ugovora u nekoliko ugovora izmeu dva partnera moe dovesti do gubitka nekih
odnosa bitnih za druge partnere. Ovaj lanak obrauje i automatsko pregovaranje i višestrano
ugovaranje. [16]
Fokus lanka je na SPICA (SuPply chain Integration, Coordination, conctracting and
Auditing framework) protokolu koji predstavlja model procesa pregovaranja kojim upravlja
voditelj pregovora. Nakon uspješnog pregovaranja kreira se novi ugovor na osnovu ugovorenih
vrijednosti. Ugovor je predefinirani predloak koji se popunjava vrijednostima koje su
dogovorene izmeu pregovaraa. [16]
Lorena Vlah Diplomski rad
Slika 26: Obojena Petri mrea procesa pregovaranja (Negotiation Property Page) [16]
Slika 27: Hijerarhijski prikaz elemenata modela procesa pregovaranja (glavna obojena Petri
mrea i pripadne podmree) [16]
Lorena Vlah Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 42
3. Obojene Petri mree i alat CPN tools kao alat za modeliranje i
simulaciju dinamikih procesa pomou Petri mrea
Kako bi se ininjeri lakše nosili s kompleksnošu modernih paralelnih sustava, potrebno
je pruiti metode koje omoguuju pronalaenje i ispravljanje grešaka (debugging) te testiranje
dijelova procesa razvoja prije njegove implementacije. Konstruiranje modela i simuliranje
njegova ponašanja daje novi uvid u razvoj i razmatranje operacija sustava te prua sistematsko
istraivanje moguih scenarija što moe smanjiti broj pogrešaka u razvoju. [15]
CPN Tools je grafiki realizirani jezik za izradu modela paralelnih sustava i analizu
njihovih svojstava. Alat je razvijen na Sveuilištu u Aarhus-u (Danska). CPN Tools je alat za
ureivanje, simulaciju i analizu obojenih Petri mrea. Znaajka alata je da inkrementalno
provjerava sintaksu i generira kod koji nastaje kada se mrea modelira. Simulator je brz,
uinkovito prikazuje i vremenski ovisne mree procesa. Funkcijski programski jezik Standard
ML prua platformu za definiranje tipova podataka, za opisivanje manipulacije podacima te za
kreiranje parametriziranih modela. CP-nets je dodatak na postojee jezike i metode za
modeliranje (kao što je UML) i moe biti korišten zajedno s njima ili biti integriran u njih.
Licenca za CPN-Tools moe biti dobivena besplatno i za komercijalno korištenje. [15]
Tipina podruja primjene su komunikacijski protokoli, mree podataka, poslovni
procesi, proizvodni sustavi i dr. CPN modeli se koriste za modeliranje i odreivanje ponašanja
paralelnih sustava. Interaktivna simulacija omoguuj