121
1. SUSTAVSKI PRISTUP PROUCAVANJA PROMETA 1.1. Pojam i definicija prometnog sustava Prometni sustav je veliki, komleksni, integrirani i otvoreni sustav. Ne mozemo promatrati promet niti proucavati prometne probleme bez sustavskog pristupa. S tim u vezi, promet je sustav i proces kojim se obavlja prevoz / prenos ljudi, robe i informacija zauzimajuci kapacitet prometne mreze i terminala. Promet se obavlja nekom prometnicom tako sto se transporni entiteti prevoze / prenose prometnim entitetima, zauzimajuci dio kapaciteta prometne mreze. Prometni proces se prati i opisuje preko odgovarajuih velicina; Q1 – prometni tok, Q2 – gustoca prometa, Q3 – kasnjenje, Q4 – sigurnost, itd. Prometni sustav u sebe ukljucuje razlicite oblike transporta i komunikacija, ovisno od toga sto se prenosi / prevozi i kojim oblikom prometnice, pa tako postoji: putnicki i teretni promet cestovnom, zeljeznickom, zracnom...ili nekom drugom prometnicom, ili pak telefonski, podatkovni, multimedijalni promet zicnom ili bezicnom telefonskom mrezom. Sustav se na najvisoj razini opcenitosti predstavlja izrazom S = (K, R, F) s,t gdje je: K – komponente sustava R – relacije F – funkcije sustava s,t – prostorno – vremenski okvir promatranja 1

Sustavsko inzenjerstvo

  • Upload
    memo

  • View
    400

  • Download
    4

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Sustavsko inzenjerstvo

Citation preview

Page 1: Sustavsko inzenjerstvo

1. SUSTAVSKI PRISTUP PROUCAVANJA PROMETA

1.1. Pojam i definicija prometnog sustava

Prometni sustav je veliki, komleksni, integrirani i otvoreni sustav. Ne mozemo promatrati promet niti proucavati prometne probleme bez sustavskog pristupa.S tim u vezi, promet je sustav i proces kojim se obavlja prevoz / prenos ljudi, robe i informacija zauzimajuci kapacitet prometne mreze i terminala.Promet se obavlja nekom prometnicom tako sto se transporni entiteti prevoze / prenose prometnim entitetima, zauzimajuci dio kapaciteta prometne mreze. Prometni proces se prati i opisuje preko odgovarajuih velicina;Q1 – prometni tok,Q2 – gustoca prometa,Q3 – kasnjenje,Q4 – sigurnost, itd.Prometni sustav u sebe ukljucuje razlicite oblike transporta i komunikacija, ovisno od toga sto se prenosi / prevozi i kojim oblikom prometnice, pa tako postoji: putnicki i teretni promet cestovnom, zeljeznickom, zracnom...ili nekom drugom prometnicom, ili pak telefonski, podatkovni, multimedijalni promet zicnom ili bezicnom telefonskom mrezom.Sustav se na najvisoj razini opcenitosti predstavlja izrazom S = (K, R, F)s,t

gdje je:K – komponente sustavaR – relacijeF – funkcije sustavas,t – prostorno – vremenski okvir promatranjaAko promatramo prometni sustav kao makrocijelinu, tada su vidovi prometa podsustavi;CPPS (sustav cestovnog prometa podskup prometnog sustava)ŽPPSZPPSPPPSTPPSVPPS Za identifikaciju i razgranicenje sustava od okline neohodan je sutavski pristup, tako da sustav obuhvata sve sto relevatno za postojanje i funcionisanje sustava. Pogodno je razlikovati uze ili aktivno okruzenje sa kojim ssutav razmjenjuje inpute i outpute, od sire okoline koja nema nekog izravnog utjecaja na sustav.

1

Page 2: Sustavsko inzenjerstvo

Sira okolina

sl.Razgranicenje sustava i okline

1.2. Razlika sustavskog i klasicnog disciplinarnog pristupa

Sustavski pristup je poseban nacin promatranja objekata i pojava koji se temelje na primjeni sustavskih znanja, nacela, metoda i pomagala.Klasicni analiticki pristup predstavlja promatranje objekta kao neku kolekciju izoliranih dijelova bez dubljeg razmatranja interakcije izmedju svojstava dijelova i komponenti. Takav pristup je moguce ostvariti ukoliko problem tj.sustav nema jake i slozene interakcije. Medjutim kod slozenih tehnicko – tehnoloskih sustava prometa, gdje ne mozemo spoznati cijelinu kroz analizu komponenti, neophodan je sustavski pristup.Sustavski pristup je definiranje sustava – modela na najvisoj razini apstrakcije koja omogucuje primjenu sustavskih znanja i metoda u rijesavanju ispravno postavljenog problema. Ako se polazi od vlastitih uzih saznanja i metoda kojima smo ovladali, velika je vjerovatnoca da cemo “ dobro rijesiti pogresan problem”.

Primjenjujuci opca saznanja, uoceni problem definira se kao sustav prve razine.

Aktivno okruzenje

Granica sustava

1n

Disciplinarno (analiticko) glediste

PS

Sustavsko glediste

PS – prometni sustav otvoren prema uzem okruzenju

2

Page 3: Sustavsko inzenjerstvo

Ponasanje sustava odredjeno je ponasanjem komponenti i nacinom povezivanja odnosno strukturom sustava.

Temeljem pocetnog modela i uz dodatna znanja experata, nastoji se doci do rijesenja problema. Nakon rijesavanja problema i izrade konacnog modela pristupa se testiranju kako bi se predlozeno rijesenje provjerilo.

1.3. Prednosti i ogranicenja sustavskog i klasicnog disciplinarnog pristupa

Sustavski pristup primjenjiv je za vrlo siroku skupinu problema. Medjutim postoje problemi gdje klasican pristup ne daje adekvatna rijesenja, pa se koristi ssutavski pristup:

Kompleksni problemi s velikim brojem komponenti i slozenim interakcijama Problemi vezani za sustav i procesi koji se ne mogu izolovati iz okoline Problemi za koje ne postoji procedura rijesavanja Problemi vezani za proces koji traje dugo Problemi koji se u pocetku ne mogu precizno zadati i opisati

A problemi koji se rijesavaju klasicnim disc.pristupom su: Problemi koji pripadaju jednoj etabliranoj znanstvenoj disciplini Problemi koji se mogu precizno zadati i opisati Problemi gdje nisu snazne i jake interakcije sust.komponenti Pojave gdje vladaju stroge uzrocno – posljedicne zakonitosti

1.4. Potreba za sustavskim inzenjerstvom

problem

Prikupeni podaci

Sustavska znanja

Pocetnis sustav - model

Externa stvarnost

Zehtjev funk.

Ponasanje strukture

Konacni model

eksperti

Test.rijesenje

Sl. Sustavski pristup rijesavanja problema

3

Sust.apstrakija

Page 4: Sustavsko inzenjerstvo

Sustavsko inzenjerstvo nije zamjena za tradicionalne inzenjerske discipline. Kod tradicionalnog inzenjerskog analitickog pristupa izdvaja se problem od njegova konteksta i dijeli se u manje dijelove gdje de potom dio problema rijesava i optimizita. Nakon toga iz rijesenih dijelova slaze se ukupno rijesenje. Takav “bottom – up” pristup pogodan je za manje kompleksne i dobro definirane probleme. Za kompleksne i slabo definirane probleme pogodniji je sustavski “top – down” pristup. Kod pristupa “odozgo prema dolje” problem se pazljivo definira i razmatra na visoj poopcenoj razini. Nakon definiranja zahtijeva sustava problem se rijesava os opceg prema specificnom te provodi interakcija. Sagledavanje cijeline problema vrlo je znacajno kako ne bismo rijesavali “pogresan problem’.Iskustva i studiske analize pokazuju da razlicite poteskoce, nastaju ako se problemi koji zahtijevaju primjenu sustavskog inzenjerstva pokusavaju rijesavati na klasican nacin. To su:

Spsoobnosti i mogucnosti su znatno nize Troskovi sstava su znatno veci Kasnjenje u isporuci i pocetku rada sustava Odrzavanje sustava je zahtijevno uz dosta problema Integracija novih sustava je otezana Naocekivani rizici Sustav moze biti odbacen od korisnika

1.5. Aktivnosti sustav inzenjera

Tradicionalni inzenjerski pristup

Sustavski inzenjerski pristup

Visoka

Mala

Definiranost procedure

Kompleksnost problema

Mala Velika

Sl. Podrucje tradicionalnog i sustavskog inzenjerstva

4

Page 5: Sustavsko inzenjerstvo

Kljucne aktivnosti sustav inzenjera su: Kreiranje sustava koji ce ih zadovoljiti Definiranje prijedloska arhitekture Definiranje ssutavskih zahtijeva Podijela funkcija vise razine u razlicite podfunkcije Optimizacija funkcionalnih i i fizickih specifikacija Integracija podsustava u cijelovit sustav Uvodjenje sustava u eksploataciju Odrzavanje i poboljsanje performansi sustava tijekom eksploatacije

Navedene i druge aktivnosti sustavskog inzenjerstva mogu se grupirati u cetiri sekvencijalne skupine:

Definiranje funkcija Definiranje koliko dobro svaka funkcija mora biti izvedena Odgovori vezani za pronalazenje boljeg rijesenja Testiranje da li sustav izvede bolje funkcije

Usmjerene aktivnosti sustavskog inzenjerstva izvodi se prema cetiri temeljna nacela: Od gore prema dolje Prema gore Opis sustava kroz zivotni ciklus Korisnicka perspektiva

Sustav se promatra kroz citav “zivotni ciklus” sustava, sve do povlacenja.

1.6. Sustavski prikaz tehnike i tehnologije prometa

.

Funcije razine I

Funkcije nize razine

Fiziki model

Komponente (strojevi, SW, operateri)

OSNOVNI KONCEPT

SL.Dva pristupa dizajniranju

Bottom - up

Top - down

5

Page 6: Sustavsko inzenjerstvo

Prometna znanost odvaja pojmove tehnika i tehnologija prometa. Tehnologija prometa je primjena znanja i tehnickih sredstava u cilju efektivnog i efikasnog obavljanja prevoza / prenosa ljudi, robe i informacija. Tehnika prometa je tehnicka tvorevina koja se treba dizajnirati, konstruirati i graditi prema prometnim zahtijevima.

PS – prometni sustavTP – tehnologije prometa

Co(TP) – komplement tehnologije prometa

TPPSPS = TPCo(TP)

Tehnologija prometa moze se dijeliti prema “objektu” prometa, prometnim sredstvima, prometnim sredstvima.U fokusu tehnologije prometa su fazni procesi, kako je to i prikazano;

1.7. Poopeni model strukture prometnog sustava

okolina

Co(TP)

PS

TP

Sl. Odnos prometnog sustava i tehnologije prometa

Faza pripreme Faza prenosa / prevoza

Zavrsna faza

okolinaokolina

t0 tz

tp = tz – t0

6

Page 7: Sustavsko inzenjerstvo

Sps = (K1, K2, K3, K4, K5, R)s,t

1.8. Pocetna pitanja sustavskog modeliranja prometa

Svaki model je pojednostavljena slika realnog sustava. Sustavski model ima zadacu dobro opisati promatrani realni sustav u skladu sa postavljenom svrhom modeliranja.Svrha sustavskog modeliranja je:

Objasniti strukturu i funkciju sustava Predvidjeti ponasanje sustava Poboljsati performanse sustava Razviti novi sustav

Pocetna pitanja sustavskog modeliranja su: Identifikacija i razgranicenje sustava od okline Staticki ili dinamicki model Deterministicki ili stohasticki model Linearni ili nelinearni model Kontinuirani ili diskretni model Numericki ili zatvoreni analiticki model Verbalni, graficki ili matematicki opis Prostorno – vremenski obuhvat

K3. Prometnica

K5. Adaptacija prometnog entiteta

K2. Prometni entitet (vozila)

K4. Adaptacija za prijevoz ili prijenos

K1. Prijevozni ili prijenosni entiteti

7

Page 8: Sustavsko inzenjerstvo

Razina detaljaProblem identifikacije i razgranicenja sustava od okline je vrlo zahtijevan. Okolina razmjenjuje materijalne, ljudske, informaciske i druge resurse sa sustavom.

Dodatnu tezinu razgranicenju stvara snazna interakcija prometa i gotovo svih aktivnosti:poslovni zabavni ...Uz postavljanje “prostornog” razgranicenja slijedi pitanje vremenskog obuhvata promatranja:trenutno, kratkorocno, dugorocno ...Slijedece pocetno pitanje je koji jezik koristiti prilikom opisa sustava. Posto je verbalni prironi jezik neprecizan, najbolje je koristiti graficki prikaz. Razina detalja odnosi se na izbor makroskopskog ili mikroskopskog opisa.Dinamicki opis promatra pojave u vremenu. Izbor izmedju deterministickog i stohastickog modela odredjen je velicinom utjecaja stohactickih komponenti. Linearni model znatno je pogodniji za matematicku obradu. Analiticki model u zatvorenom obliku puno je jednostavniji i brzi od numerickog.

2. TEMELJNI SUSTAVSKI KONCEPT

Operativno dijelovanje

potraznja

Alternativni modovi

Koristenje zemljista

tehnologija

ekologija

akcidenti

Kvaliteta zivota

Ekonomski rast

Sl. Problem razgranicenja sustava

Makroskopski model

PS 1 PS 2 PS nModel ponasanja podsustava

Model ponasanja komponenti

8

Page 9: Sustavsko inzenjerstvo

2.1. Opce definicije i interpretaije pojma sustava

Rije sustav potjee od Aristotela koji kaze da je “sustav vise od skupa dijelova”.Nekoliko opcih definicija;

Sustavi su skupine elemenata u medjusobnom i uzajamnom dijelovanju na koje se sustavni zakoni mogu primjeniti.

Sustav je skup objekata zajedno sa odnosima izmedju objekata i atributa tih objekata.

Sustav je opcenito predstavljen izrazom S = (T, R) gdje je T skup “stvari”, a R skup relacija definiranih na T.

Klir – Orhardove definicije opceg sustava induktivno su izvedene prema fundamentalnim znaajkama sustava:

Sustav je skup velivina promatranih u odgovarajucoj rezolucijskoj razini Sustav je skup varijacija promatranih velicina u vremenu Sustav je odredjen skup elemenata i veza izmedju elemenata te izmedju

elemenata i okoline. Sustav je skup stanja i skup promjena izmedju stanja

U svakodnevnom govoru vrlo se cesto koristi rijec sustav najcesce vezano za nesto u cemu vlada neki red. Dok se u praksi i teoriji razmatraju input – output sustava; S X x Ygdje je: S – input – output sustava X – input Y – output x – kortezijev produktInput – output sustava grafiki je obicno prikazuje pravokutnikom s ulazima i izlazima, uz prikaz strukture promjena stanja ;

Sl. Shema input – output sustava

Sl. Prikaz procesa

stanjastruktura elemenatainput output

upravljanje

infrastruktura

input output

9

Page 10: Sustavsko inzenjerstvo

Sustav moze biti ne samo realna tvorevina, nego i apstraktna tvorevina. Osnovne znacajke sustava:

- Sustav ima elemente- Sustav ima strukturu- Sustav ima funkciju

Pr. Realni tehnicki sustav; Uzecemo za primjer tehnicku olovku. Elementi su mina, kuciste olovke..., struktura je veza izmedju tih elemenata, dok je funkcija pisanje.Pr. Apstraktni sustav; Kao sto je sigurnost prometa na cestama. Njegovi elementi su naslov, poglavlje, struktura je veza, dok je funkcija pruzanje informacija o pravima i obavezama ucesnika u cestovnom prometu.Pr. Zivi sustav; Pas. Elementi su vrat, rep, struktura veza misia, zglobova..., dik je funkcija covjekov najbolji prijatelj.Pr. Komleksni integrirani sustav; javni gradski prevoz. Elementi su putnici, vozila..., struktura povezivanje elemenata koji moze biti odredjen voznim redom, dok je funkcija omoguciti kvalitetan i racionalan prijevoz putnika.

2.2. Klasifikacija sustava

Sa sustavskog gledista sustavi se dijele u klase prema odredjenim kriterijima i to prema:- Nacinu nastanka- Stupnju apstrakcije- Otvorenosti- Orijentiranosti cilju- Promjenjivosti strukture i procesa- Slozenosti- Determiniranosti ponasanja- Stabilnosti- Samostalnosti Prema nacinu nastanka; Prirodni i umjetni sustavi.Prisodni sustavi su dijelo prirode i funkcionisu bez svesnog dijelovanja covjeka, dok su umjetni sustavi stvoreni od strane covjeka njegovim smislenim dijelovanjem.Prema stupnju apstrakcije; stvarni i apstraktni sustavi.Stvarni sustavi su konkretni materijali, energentski elementi i neposredno se mogu opazati, dok su apstraktni, zamisljeni sustavi nastali logickim razmisljanjem.Prema otvorenosti; otvoreni zatvoreni sustavi.Otvoreni sustavi razmjenjuju materijale, energiju i informaije s okolinom, dok su zatvoreni sustavi npr. hermeticki zatvorene posude u kojima se odvija neka hemiska reakija.

10

Page 11: Sustavsko inzenjerstvo

Prema orijentiranosti cilju; ciljno orijentirani sustavi i sustavi bez cilja.Sustav javnog prevoza, skola su sustavi koji imaju jedan ili vise ciljeva, dok su npr.planinski masiv, atom, sustavi bez cilja.Prema promnjevosti strukture i procesa; staticki i dinamicki sustaviKod statickih sustava tijekom vremena ne dolazi do promjene strukture i procesa, dok se dinamicki mijenjaju u vremenu.Prema determiniranom ponasanju;determinirane sustave, stohasticke i nedeterminirane sustave.Determinirani sustav ima porpuno odredjeno uzrocno – posljednicno ponasanje gdje isti uzrok uvijek izaziva istu posljedicu. Stohasticki sustavi su oni gdje je ponasanje slucajno tako da mozemo predvidjeti samo vjerodostojnost tog ponasanja. Nedeterminirani sustav je onaj sustav kod gojeg i pored poznavanja ulaznih i sustavski znaajki ne mozemo predvidjeti izlaz.Prema kriteriju stabilnosti; stabilni i nestabilni te ograniceno stabilni sustavi.Stabilnost predstavlja karakteristiku ponasanja sustava koja se odnosi na stalnost stanja.

Prema kriteriju samostalnosti; Sustavi bez svojstva samostalnosti i sustavi sa svojstvom samostalnosti (samoreagujuci, samooptimirajuci i samooragizirajuci sustavi).Sustavi bez svojstva samostalnosti imaju definiranu funkciju i strukturu koju oni sami ne mogu mijenjati.Sustavi sa svostvom samostalnosti mogu se prilagodjavati promjenama u oklini tako da opstanu i nastavljaju funkcionirati do granica svog zivotnog vijeka.- Samoreagujuci sustavi imaju zadatu vodecu funckiju i mogu se prilagodjavati

okolini zadrzavajuci svoju funkciju.- Samooptimirajuci imaju vecu razinu samostalnosti od samoreagujucih- Samoorganizirajuci mogu mijenjati i vodecu funkciju i strukturu, odbacujuci

stare, a uzimajuci nove elemente.

R

a) nestabilni b) stabilni c) ograniceno – stabilni sustavi

11

Page 12: Sustavsko inzenjerstvo

2.3. Analogija, homomorfija i izomorfija

Postojanje slicnosti razlicitih sustava objasnjava koncept analogije, homomorfije i izomorfije sustava. Ti koncepti opisuju razlicite razine slicnosti izmedju sustava koji mogu biti fizicki potpuno razliciti.

Izomorfne sustave karakterise jednak skup ulaznih i izlaznih veliina te jednaka reagovanja na vanjska dijelovanja. Kao sto je to radioprijemnik, koji daje jednaku glazbu na izlazu ako su ulazno podeseni na istu radio postaju. Izomorfija je osnova za prouavanje ponasanja razlicitih sustava primjenom crne kutije. Promatrajuci sustav za koji su nam dostupne samo ulazne i izlazne velicine, ali ne i unutrasnja struktura, mozemo odrediti i njegovo ponasanje.

Kod homomorfije se radi o dijelimicnoj slicnosti original – sustava i njegova pojednostavljenog prikaza – modela. U modeliranju prometnih sustava razlicite razine obvezno koristimo homomorfiju jer bi bilo nemoguce opisivati sve velicine i interakcije unutar vozila, motora...

Analogija sustava znaci formalna slicnost izmedju nekih karakteristika homomorfnih modela sustava koji su po svojoj prirodi i strukturi razliciti. Klasican primjer analognih sustava mehanicki sustav i elektricni RLC titrajni krug, gdje sa slike vidimo povezanost reprezentativne velicine:napon kondenzatora (Uc) s kutom otklona njihala .

Kompleksan sustav – originalA sa n –dimenzionalnim prostorom

stanja

n n

Homomorfizam A B

Sl Homomorfija original -sustava i modela

model B

12

Page 13: Sustavsko inzenjerstvo

2.4. Ulazne i izlazne velicine

Ulazne velicine u sustav predstavljaju utjecaj okoline na sustav. Iz mnostva ulaznih djelovanja promatramo ona koja bitno utjecu na stanje ili ponasanje sustava. Po svojoj prirodi ulaz u sustav moze biti materijalni, informacijski, energijski, ljudi...Ulazne velicine se mogu izraziti sklarno i vektorski. Ako je ulaz predstavljen samo jednom ulaznom velicinom cije vrijednosti mozemo izraziti samo jednim brojem, onda se radi o skalarnoj velicini. Ako je ulaz odredjen s vise velicina tj.vise brojeva tada govorimo o vektorskom ulazu.Sklalarni ulaz se obicno oznacava sa veliko X ili malo x, a vektorki ulaz sa ili .Izlazne velicine ili kratko izlaz predstavljaju utjecaj sustava na okolinu. Te velecine su odraz stanja sustava i ulaznih velicina. Promjena izlaznih velicina treba i vremenski slijediti promjenu ulaznih velicina.Skalarni izlaz obicno se oznacava sa veliko Y ili malo y, a vektorki izlaz ili .Sva dijelovanja koja utjecu na promjene stanja sustava mogu se podijeliti prema upravljivosti na:2. upravljacka dijelovanja (U)3. poremecajna dijelovanja (D)

Sustav A

Ya =

R

L

U Uc

Yb=Uc

1 2 3 4 5

Yao

Ya

t(s)

1 2 3 4 5

Yb

Ybo

t(ms)

13

Sustav B

Page 14: Sustavsko inzenjerstvo

Ako je ulaz X u sustav predstavljen s navedene dvije komponente, onda je sustav definiran kao;SU x D x YUXDXgdje je X ulaz, a Y je izlaz. Skup U predstavlja kontrolirana ili upravljacka ulazna dijelovanja dok je D skup ulaznih dijelovanja koja nisu pod kontrolom.

2.5. Stanje i prostor stanja 2.5.1. Pojam i opisivanje stanja sustava

Pojam stanja sustava jedan je od kljucnih pojmova teorije sustava. Kod statickih sustava stanje sustava se u pravilu ne mijenja tako da je struktura elemenata i odnosi nepromjenjeni u odredjenom vremenu promatranja. Kod dinamickih sustava teziste proucavanja je upravo na promjeni stanja sustava gdje se prate interna stanja ili pak ulazno – izlazne velicine i “transfer” funkcije. Promjene stanja mogu biti:promjenjena koncentracija vozila na cesti, promjena polozaja broda ili zrakoplova, itd.Stanje sustava odredjeno je trenutnom vrijednosti skupa velicina koje odredjuju ponasanje sustava.Dva osnovna pristupa opisivanju stanja i promjena stanja sustava;

S

Y

U

D

okolinaokolina

x

Sl. Upravljcka i poremecajna dijelovanja na ulazu

Opisivanje stanja sustava

Interna deskripcija Eksterna deskripcija

varijable stanjagraficki i tablicni prikazprostor stanja

input – output sustava“crna kutija”reakcije sustava

14

Page 15: Sustavsko inzenjerstvo

Kod internog opisa promatra se sustav definira odredjenim brojem varijabli stanja Z1, Z2, .... koje opisuju stanje sustava. Ako promatramo vremenski sustav tada je stanje sustava odredjeno vrijednostima svih velicina Zi (i = 1,2,3..) za promatrani vremenki trenutak ti (t = 1,2,3..). Niz vremenskog sustava moze se predstaviti grafickim prikazom ili tablicno tako da se prikazuju vrijednosti varijabli za definirane vremenske trenutke. 2.5.2. Prostor stanja sustava

Za prikaz i formalni opis stanja i ponasanja sustava pogodno je koristiti odgovarajuci prostor stanja sustava. Dimenzionalnost prostora stanja odredjuje se brojem nezavisnih velicina Z1, Z2, ... kojima je opisano stanje sustava.Def. Prostor u kojemu je svako stanje sustava prikazano jednom reprezentativnom tackom nazivamo prostor stanja sustava.U prostoru stanja svako stanje sustava karakterizirano je skupom velicina z1, z2, z3...koje predstavljaju koordinate sustava.Na prvom primjeru reprezentativnom tackom predstavljeno je stanje sustava odredjeno vrijednostima dvaju velicina:Z1= .Ako je broj dimenzija tada takav visedimenzionalni prostor ne mozemo jasno graficki predstaviti. U Euklidskom prostoru vrijede teoremi uobicajne geometrije koji omogucuju da relativno jednostavno mjerimo udaljenosti i odredjujemo razmak izmadju tacaka u n – dimenzionalnom prostoru.

Z2

Z31Z

2Z

Sl.dvodimenzionalni prostor stanja sustava

bZ1

bZ 2

bZ3

Sl. Trodimenzionalni prostor stanja sustava

15

Page 16: Sustavsko inzenjerstvo

Prostor mogucih stanja mogu biti:- neprekidni – “neprekidni prostor stanja”- u odredjenim vrijednostima – “diskretni prostor stanja”

U slucaju neprekidnog prostora stanja svake koordinate mogu imati bilo koju vrijednost, dok kod diskretnog prostora koordinate imaju samo konacan broj odredjenih vrijednosti.Def. Ograniceno podrucje prostora stanja u kojem se moze nalaziti reprezentativna tacka naziva se podrucje dopustenih stanja.Prostor dopustenih stanja sustava odredjen je ogranicenjima vrijednosti koordinata odnosno velicina koje karakteriziraju stanje sustava. Ta ogranicenja mogu biti definirana krutom binarnom logikom ili fazzy vrijednostima relevantnih velicina.U slucajevima kada se neka od varijabli stanja ne mijenja ili u odredjenom periodu moguce je n – dimenzionalni prstor stanja reducirati na podprostor ili projekciju.Prostor stanja moguce je i prosiriti uvodjenjem dodatne varijable. Svaka nova varijabla stoga znaci davanje nove dmenzije prostoru stanja.Za opisivanje prijelaznog procesa kod dinamickih sustava koristi se fazni prostor odredjenog broja dimenzija odnosno fazni portret. Fazni prostor definiran je kao prostor u kojem se dinamika sustava prikazuje trajektorijama koje se ne sijeku.

2.6. Sustavska analiza

U literaturi i praksi sintagma sustav analize pojavljuje se u razlicitim kontekstima, npr:- sustavska analiza kao bilo koji postupak istrazivanja sustava- sustavska analiza vrlo slozenih sustava- sustavska analiza vezana za projektiranje, implementaciju i koristenje

informaciskih sustava.- Sustavska analiza kao metoda ili postupak analize koji se temelji na sustavskom

pristupu i izveden je prema nacelima teorije sustava.Sustavska analiza realizira se u pravilu timskim radom gdje se koriste postojeca znanja i razvijaju nove metode i znanja.Nekoliko bitnih karakteristika zajednicko je svim metodama sustavske analize:- Sistematicnost- Sustavnost- Heuristicki nacin rijesavanja problema

Sistematicnost znaci da se sustavska analiza odvija po nekom definiranom planu korak po korak tako da svaka slijedeca aktivnost cini logican nastavak predhodne. Sustavnost znaci istrazivati i dekomponirati sustave do one sustavske razine gdje su funkcija, struktura i elementi dovoljno jasni da se moze rijesiti postavljeni problem.

16

Page 17: Sustavsko inzenjerstvo

Heuristicki nacin rijesavanja problema temeljni se na zdravoj svijesti i dobro postavljenom cilju.Od pocetka primjene sustavske analize do danas razvijeno je vise metoda;- Metoda crne kutije- Metoda sive kutije i bijele kutije- Strukturna sustavska analiza- Sustavska funkcionalna analiza- Metoda N2 karte, itd.

Strukturna sustavska analiza - polazi se od definirane funkcije sustava na visoj razini koja se prema strogim pravilima rasclanjuje sve do elementarnih funkcija koje se obavljaju u odredjenim fizickim komponentama sustava.Sustavska funkcionalna analiza - cilj analize je definirati jednostavne funkcije sustava koje ce izvodjenjem na odgovarajucim fizickim komponentama ostvariti temeljnu funkciju.Metoda N2 karte u analizi razmatra eksterne inpute i outpute plus interne inpute i outpute.

2.7. Sustavske arhitekture

U modeliranju kompleksnih sustava primjenjuju se prilagodjene sustavske arhitekture. Arhitekt sustava mora dijelovati u vrlo ranoj fazi procesa sustavskog inzenjerstva. Dizajn arhitekture sustava je “top – down” proces gdje se polazi od apstraktnog i opceg ka konkretnom i specificnom.Dvije osnovne sustavske arhitekture su:

Funkcionalna arhitekrura Fizicka arhitektura

x y

Nepoznati su interna struktura i elementi

Metoda crne kutije

Dijelimicno poznata interna struktura

Metoda sive kutije

Poznata interna struktura izrazena odnosima varijabli

Metoda bijele kutije

17

Page 18: Sustavsko inzenjerstvo

Funkcionalna arhitektura predstavlja skup funkcija i podfunkcija koje mogu zadovoljiti postavljeni skup zahtijeva. Umjesto naziva funkcionalna arhitektura koristi se i naziv “logicka” argitektura. Posebna “informaciska arhitektura” predstavlja dio funkcionalne arhitekture koja opisuje potrebne podatke i njihove medjusobne veze.Fizicka arhitektura prikazuje fizicke resurse koji cine sustav. U okviru fizicke arhitekture moze se tretirati “komunikaciska arhitektura” koja opisuje tokove informacija i karakteristike medija koji prenose poruke.Proces sustavske arhitekture moze se dekomponirati u tri faze:analiza, sinteza i evaluacija, sto mozemo vidjeti na slici;

SL.Proces razvoja arhitekture

Dovoljno dobro definiran konceptualni model podloga je za analizu funkcija odnosno, prvi korak u razvoju funkcionalne arhitekture je funkcionalna dekompozicija. Za prikazivanje funkcionalnih procesa koriste se odgovarajuce dijagramske tehnike odnosno graficki jezici.Fizicka arhitektura opisuje grupiranje funkcija i podfunkcija u fizicke jedinice zajedno s vezama izmedju njih. Komponente fizicke arhitekture mogu biti: upravljacki centri, racunala, vozila, vozaci...Nakon sto je testirana fizicka arhitektura sustava pristupa se detaljnom dizajnu. To zahtijeva metode i modele kao sto su obojene Petrijeve mreze, dijagrami ponasanja, itd.

2.8. Zivotni ciklus sustava

Koncept sustava

Funkcionalna arhitektura

Fizicka arhitektura

Izvedivi model

ANALIZA

SINTEZA

EVALUACIJA

Mjere performansi

MOPMOE

18

Page 19: Sustavsko inzenjerstvo

Klasicni inzenjerski pristup uglavnom je bio orijentiran na inzenjerski dizajn, konstrukciju, projektiranje i gradnju dobro definiranih tehnickih sustava i objekata. Promatranje sustava kroz citav njegov zivotni ciklus od pocetka razvoja do povlacenja i razgradnje motiviran je cinjenicom da su ukupni troskovi sustava mnogo veci od troskova razvoja i proizvodnje.Def.Zivotni ciklus sustava je nacin cijelovitok promatranja sustava od faze identifikacije potreba i zahtijeva korisnika te zavrsava povlacenjem i razgradnjom susstava (sl.)

U literaturi se razmatraju sljedeci zivotni ciklusi sustavskog inzenjerstva: Zivotni ciklus planiranja i marketinga Zivotni ciklus istrazivanja, razvoja i testiranja sustav Zivotni ciklus akvizicije Zivotni ciklus operativne uporabe i odrzavanja sustava

Zivotni ciklus je aplikacija sustava u svrhu boljeg razmatranja i imlementacije procesa. Svaki proces ima svoj zivotni ciklus. Proces je sastavljen od uredjene kolekcije faza. Izlaz iz jedne faze predstavlja ulaz u drugu fazu.Sustavna istrazivanja zivotnog ciklusa dovela su do spoznaje tri genericka procesa:

Definiranje sustava Razvoj sustava Postavljanje i uporaba sustava

3.SUSTAVSKI DIJAGRAMI I POMAGALA

Trenutak definiranja Trenutak pustanja u Trenutak dovrsetkapotreba za sustavom operativni rad razgradnje

EKSPLOATACIJSKI VIJEK TRAJANJA

SUSTAVAZIVOTNI CIKLUS SUSTAVA

SL.Zivotni ciklus i eksploatacijski vijek sustava

SS1 P1

Faza 1

SS2 P2

Faza 2

X(1) Y (1) X(2) Y(2)

okolina okolina

t0 t2

Trajanje procesaTp = t2 – t0

V1,2,

Sl. Prikaz procesa sa relevantnim velicinama

19

SS1, SS2 – podsustavX(1), X(2) – ulaz u SS1 i SS2P1, P2 – pretvorbeV1,2 – vezeY(1), Y(2) – izlaz iz SS1 i SS2

Page 20: Sustavsko inzenjerstvo

3.1. Tendencije razvoja pomagala

U domenu sustavskog inzenjerstva razvijeno je vise razlicitih metoda i tehnika koja omogucuju graficki prikaz sustava, opisivanje i ponasanje sustava, dokumentiranje sustava itd. Sustavski dijagrami odnosno graficke notacije imaju razlicitu razinu formalizacije. Formalna specifikacija sustava podrazumjeva model sustava izrazen nekim formalnim jezikom.Tijekom modeliranja sustava inzenjer opisuje sustav pomocu raspolozivih sustavskih koncepata te oblikuje sustavske dijagrame i druge specifikacije u odredjenoj notaciji odnosno jeziku. Kod razvoja informaciskih produkata i sustava cesto se koriste pomagala CASE, koja omogucuju automatsku izradu programskog koda za odgovarajuce opisan sustav ili proces. Buduci da sus prve tri generacije CASE pomagala uglavnom razvijena za strukturni pristup, postaje znatno manje CASE pomagala koja podrzavaju objektno – orijentirani pristup i metode.Najvaznija pomagala su:

Graficki editor Neformalni i strukturni tekst editora “provjeravac dizajna” Generator dokumenata itd.

3.1.1. Pojam i znacajke objektograma

Objektogram je sustavski dijagram koji sluzi za opis strukture sustava, elemenata i veza izmedju elemenata. Izradom objektograma dobivamo pregledniju sliku slozenih sustava. Da bi nacrtao objektogram potrebno je poznavati ili predvidjeti dogadjaje i kojim vremenskim redoslijedom se to dogadja. Dobro nacrtan objektogram nam sluzi :

Kao polaziste za izradu novih sustavskih dijagrama Za izravno rijesavanje problema

Pojam “objekt” je u sustavskom opisu sasvim apstraktan i odnosi se na svaki element ili drugi entitet koji na neki nacin definira lokaciju procesa. Ako objektogram razvijamo za postojeci sustav koji je predstavljen “crnom kutijom” tada na osnovu ulaznih i izlaznih velicina heuristicki razvijamo unutrasnju strukturu sustava. Ako se radi o “ sivoj kutiji” tada je struktura sustava poznata do dredjene granice. Prikupljene informacije u sustavu treba sto preciznije opisati verbalnim jezikom ili grafickim opisom prema potrebi, cime se stvara podloga za izradu objektograma. Vazne znacajke objektograma su:

Objektogram je osnovni sustavski dijagram kojim se prikazuje struktura prometnog sustava

20

Page 21: Sustavsko inzenjerstvo

Objektogram mora sadrzati sve elemente i sve vanjske i unutrasnje veze sustava

Vremenski redoslijed veza kljucan je za crtanje objektograma Pocinje se vektorom ulaza U elementima se dogadjaju procesi koji transformisu ulazne velicine u

izlaznu i predaje sljedecem elemenu Svaki elemenat crta se samo jednom Izmedju elemenata mogu postoja ti povratne veze

3.1.2. Pojam i znacajke funkciograma

Funkciogram je tip sustavskog dijagrama koji prikazuje nacin funcionisanja sustava. Osim kod najjednostavnijij sustava, potrebno je funkciogram koristiti u kombinaciji s objektogramom. Nakon izrade funkciograma, pristupa se matematickom opisu sustava.Cinjenica da se u jednom elementu moze obavljati vise procesa te da izmedju procesa postoji uvjetovanost, zahtijeva razlikovanje monofuncionalnih i multifunkcionalnih objekata (Sl 1). Multifunkcionalnost mreze moze biti paralelna i slijedna. U slucaju da sustav cine monofunkcionalni elementi, tada nema bitne razlike izmedju objektograma i funciograma. Moze se opisati dijagramom i struktura i nacin funkcionisanja sustava.Osnovne znacajke funciograma su:

Svrha funciograma je formalno prikazati nacin funcioniranja sustava Funkciogram se crta pocevsi od ulaznih velicina i ulaznih elemenata U funkciogramu ne smiju biti povratne veze Svaki element crta se onoliko puta koliko se procesa odvija u njemu Multifuncionalni elementi obavljaju vise procesa koji mogu biti paralelni i

slijedni Paralelni multifunkciogram znaci da se procesi paralelno odvijaju Slijedni multifunkciogram znaci da se procesi odvijaju jedan iza drugog

1

a

2

b

3

c

A

B

A.1.

B.1.

Cokolina

Sl.objektogram zadanog sustava s tri elementa

21

okolina

Page 22: Sustavsko inzenjerstvo

Cvrsta slijedna multifunkcionalnost znaci da je cvrsto odredjen redoslijed odvijanja procesa u elementu

Slobodna slijedna multifunckcionalnost znaci da redoslijed se odvija prema potrebi

3.1.3. Postupak izrade objektograma i funkciograma ??????3.2. Dijagram strukture dekompozicije ????????????

3.3. Dijagram entiteti – relacije (ER)

ER prikazuje strukturu podataka ili odnose medju podatkovnim entitetima. Primjena tih dijagrama vezana je za projektiranje informaciskog sustava.Prema ISO definiciji entitet je objekt od interesa, a primjeri entiteta su:

Vozilo, Osoba, Avionski let, Odjel itd.

Monofuncionalni objekt

Elementi funkciograma

Multifunkcionalni objekt

Paralelna multifunkcionalnost

Slijedni multifunkciogram

Cvrstoi slijed

Slobodni slijed

Nedjeljivi proces

Sl. 1. Razlikovanje objekata funkciograma

1 P1 a

2 P2

b

Y(1) X (2)X(1) Y(2)XS YS

okolina okolina

Sl. Funkciogram jednostavnog dinamicnog sustava

22

Page 23: Sustavsko inzenjerstvo

Postupkom apstrakcije utvrdjujemo da postoje ili tipovi srodnih entiteta koje se predstavljaju istim tipom entiteta. Relacije ili veze povezuje entitete. Veza se imenuje tako da ime opisuje ulogu entiteta u vezi. Stupanj veze pokazuje broj tipova entiteta koji sudjeluje u vezi, npr;

1. unutarna veza:tip veze BRAK s tipom entiteta OSOBE na obje strane2. binarna veza: tip veze SE – SASTOJI, izmedju tipova entiteta

TVRDKA ili ODIJEL3. terarna veza:tip veze RAD – NA – DIPLOMSKOM povezuje tipove

entiteta DIPLOMSKI, MENTOR I STUDENT.Postoje vise grafickih notacija ER dijagrama medju kojima su najznacajniji Martinova i Chenova. ER dijagrami razvijeni su prvenstveno kod tzv.”podatkovnog pristupa”.

3.4. Dijagrami toka podataka (DFD)

Dijagam toka podataka DFD je graficki prokaz tokova podataka kroz sustav te procesa koji transformiraju tokove podataka. Pravilo je da se jednim dijagramom toka podataka izradjuje jedna funkcionalna komponenta vise razine slozenosti. Dijagram toka podataka sluzi da specificira ono sto sustav radi ili ce raditi. Dijagram toka podataka prikazuje ustaljeno stanje. Prosireni model dijagrama toka podataka obogaceni konceptima pokretanja ili prekidanja procesa, cekanja i pohranjivanja podataka omogucuju bolje modeliranje dinamike sustava. Elementi dijagrama toka podataka prikazani su na slici;

ODJELzaposljava

je zaposlen u

VOZAC

a) Martinova notacija

ODJEL zaposljava

VOZAC

b) Chenova notacija

DIPLOMSKI

STUDENT rad MENTOR

SL. Primjer dijagrama s tenornom vezom

23

Page 24: Sustavsko inzenjerstvo

U dijagramu toka podataka tok podataka je skup ulaznih podataka u proces tj.izlazni podaci iz procesa. Proces je skup aktivnosti koji transformisu ulazne u izlazne podatke. Spremiste podataka predstavlja memoriranje izlaznih podataka. Vanjska izvorista i odredista su sustavi ili procesi koji su izvan podrucja analize.Prosireni dijagram toka podataka koji opisuje dinamiku sustava sadrzi upravljacke koncepte. Simboli se razlikuju od “obicnih” po tome sto su linije isprekidane.

3.5. Dijagram ciklusa aktivnosti

Dijagram ciklusa aktivnosti je metoda i alat za opisivanje procesa odnosno elemenata koji medjudijeluju u toku funkcioniranja promatranog realnog sustava. Osnovne komponente dijagrama ciklusa aktivnosti su:

Entiteti ili objekti Aktivnosti Repovi cekanja

Zivotni iklus entiteta u sustavu prikazan je kao zatvoreni krug gdje pocetak i kraj predstavljaju okolinu promatranog sustava. Primjer dijagrama aktivnosti jednostavnog sustava posluzivanja s cekanjem i jednim posluziteljem, prikazan je na slici;

Izvoriste Tok A

Proces Tok B

Odrediste

Spremiste podataka

Sl. Elementi dijagrama toka podataka

PONUDA

KALKULACIJA

PRIPREMANJE UGOVRA

KONTROLAOprema stigla KONTROLA TOKA

MONTAZE

terminalni

UGOVORPLACANJE OBAVEZA

platiti

RACUN

SL. Dijagram toka podataka s upravljackim konceptima

24

Page 25: Sustavsko inzenjerstvo

Zivotni ciklus entiteta ima aktivna stanja te pasivna stanja ili cekanja. Medjudijelovanje entiteta vezano je za provedbu aktivnosti u sustavu. Entitet prolazi kroz prikazane faze zivotnog ciklusa u sustavu sto ukljucuje dolazak, cekanje, posluzivanje i odlazak iz sustava.Dijagram ciklusa aktivnosti ima prednost u jednostavnosti i lakoj razumljivosti prikaza i mogucnosti prikaza dinamike odvijanja aktivnosti. Jednostavnost je postignuta upotrebom malog broja simbola i jednostavnih pravila. Nedostatci su ogranicena snaga i nemogucnost hijerahijskog prikaza.Za razliku od dijagrama ciklusa aktivnosti, metoda dijagrama aktivnosti koristi velik broj simbola i podrzava hijerarhijsku strukturu.

3.6. GPSS blok – dijagrami

GPSS jedan je od prvih jezika simulaciskog modeliranja te jedan d prvih simbolickih programskih jezika uopce.Blok dijagram GPSS – a koriste mali broj simbola koji su vezani za naredbe GPSS – a tako da njihovo koristenej zahtijeva poznavanje logike programiranja u GPSS – u. Model je prikazan nizom medjusobno poveznih blokova razlicitih tipova koji predstavljaju specificne akcije. Razlikuju se stalni entiteti i privremeni entiteti. Stalni entiteti U GPSS jeziku su:

Mjesto posluzivanja Skladista ili memorije za koji su vezani blokovi Red ekanja s osnovnim blokovima.

Odlazak

cekanje

Posluzivanje

Odlazak

vani

Zatvoren ulaz

Slobodan izlaz

izlaz

Slobodan posluzitelj

posluzitelj

Sl. Dijagram ciklusa aktivnosti sustava

25

Page 26: Sustavsko inzenjerstvo

Privremeni entiteti U GPSS jeziku su razlicite transakcije koje se stvaraju u bloku GENERATE i ponistavanju u bloku TERMINATE. Vrijeme zaustavljanja tj.trajanja posluzivanja specificno je u bloku ADVANCE.Pocetak i kraj proesa prikazani su blokovima GENERATE I TERMINATE. Transakcije ili privremeni entiteti prikazani su blokom njihova stvaranja GENERATE odnosno ponistavanja TERMINATE.GPSS blok – dijagram slican je dijagramima aktivnosti no bitna razlika je da je dijagram aktivnosti opcenita metoda, GPSS dijagrami specijalizirani.

3.7. Dijagram uzrocnih petlji

Dijagram uzrocnih petlji pokazuje uzrocno – posljedicne veze medju elementima sustava s povratnom vezom. Pocetni korak u analizi sustava s povratnom vezom je promalazenje veza medju elementima sustava te identifikacija:

Tipova veza izmedju uzoraka i posljedica Tipa povratne petlje u sustavu

Simbolika primjenjena u dijagramu uzrocnih petlji je strelica koja predstavlja smijer veze uzrok i posljedicu, te ako se nalazi + na kraju strlice, znaci da se uzrok i posljedica mijenjaju u istom smijeru, a – u suprotnom smijeru.

GENERATE

QUEUE

SEIZE

ADVANCE

RELEASE

TERMINATE

Red cekanja

Posluzitelj

Vrijeme

posluzitelj

Sl. Jednostavan sust.predstavljen GPSS blok - dijagramom

26

Page 27: Sustavsko inzenjerstvo

3.8. Dijagram petrijeve mreze

Petrijeva mreza je metoda i alat grafickog prikaza ponasanja sustava uz mogucnost uvodjenja matematickih pravila za definiranje ponasanja sustava. U modeliranju dinamike informaciskih sustava primjenjeni su obojene Petrijeve mreze te prosirene Petrijeve mreze povezane sa simulaciskim grafovima. U temeljnom modelu Petrijeve mreze definirana su dva tipa tacaka:mjesta i prijelazi (sl.)

Usmjereni lukovi povezuju mjesta na prijelaze uspostavljajuci inpute za taj prijelaz, a lukovi koji povezuju mjesta na prijelaz uspostavljaju outpute za taj prijelaz. Lukovi mogu imati zapis koji definira stupanj multipliciteta luka.

uzrok posljedica+

posljedica

uzrok

uzrok posljedica+

posljedica

uzrok

+Pozitivnapovratna veza

nivo

vrijeme

-

Negativnapovratna veza

nivo

vrijeme

NivoUlazna brzina nivoa

Izlazna brzina nivoa

P1

P2

T1 P1

27

Page 28: Sustavsko inzenjerstvo

Markirane Petrijeve mreze imaju znacke koje se pomicu mrezom i oznavaju da je odgovarajuci uvijet ispunjen. Dogadjaj moze nastupiti ako su ispunjeni svi ulazni uvijeti.

3.9. Dijagram tehnike objektno orijentiranih metoda

Tokom zadnjeg desetljeca vrlo je intenzivan razvoj objektno orijentiranih metoda i tehnika koje se koriste za potrebe softverskog inzenjerstva te opcenito za dizajn i razvoj sustava. U pitanju je nova paradigma goja se gradi na konceptu objekta koji moze apstrahirati i enkapsulirati i podatke i procese. Kljucna prednost objektno orijentiranih metoda je mogucnost ponovnog koristenja i fleksibilnog prosiravanja programskog sustava. Ogranicenja su vezana na problem prijelaza vec izradjenih sustava sa funkcionalnog i podatkovnog pristupa na objektni pristup i tehnologiju. U objektnom pristupu objekt je bazicna jedinica konceptualizacije, dizajna ili programiranja. Objekt je definiran listom apstraktnih atributa i procedurama koje je dozvoljeno izvoditi na tim atributima. Primjer objekta s uobicajnim grafickim simbolima, sto se vidi na slici;

4. KLIR – ORHARDOVA PARADIGMA I GSPS

Dolazak korisnika*

Slobodan posluzitelj

Posluzivanje

Cekanje na odlazak

Odlazak korisnika

*

Mjesta

Prijelazi

Znacke

Prolaz vremena

Sl. Model Petrijeve mreze za jedinstveni sustav posluzivanja

Objekt: VOZAC

ATRIBUTIIme Dan rodjenjaOdjelMETODEPromjeniti zaduzenjeZamjenitiBrisati evidenciju

28

Page 29: Sustavsko inzenjerstvo

4.1. Klir – Orhardova sustavska paradigma

4.1.1. Tipovi sustavskih teorija

Primjenom deduktivnog i induktivnog pristupa razvijeno je vise teorijskih koncepata odnosno teorija sustava vise razine opcenito.Posebno je znacajna Klir – Orhardova teorija sustava. Ona tretira opce sustave tako da je potrebno koristiti termin “teorija opcih sustava”, te razlikujemo 4 tipa sustavskih teorija;

1. specificne ili specijalne terorije sustava2. poopcene teorije sustava3. opce teorije sustava 4. opce matematicke teorije sustava

Specificne ili specijalne teorije sustava ogranicene su na promatranje sustava unutar discipline. Poopcene teorije imaju odredjenu razinu apstrahiranja. Opce teorije sustava zadovoljavaju sljedece uslove;

primjenjiva je na sve ogranicene sustave odrazava fundamentalna svojstva sustava sadrzi opce metodoloske pristupe

U Klirovom induktivnom pristupu polazi se od toga da je teroiju moguce razviti na danoj definiciji rijeci sustav. Ukoliko skup definicija dozvoljava opcu primjenjivost, tada ce i teorija sustava biti opca. Takva opca teorija sustav proucavat ce apstraktne sustave.

4.1.2. Klir – Orhardove definicije sustava

Klirova istrazivanja svojstava sustava i generalizacije temelje se na fundamentalnim svojstvima sustava.

Skup velicina Rezoluciska razina Relacije izmedju velicina Svojstva koja determiniraju te relacije

Naznacena fundamentalna svojstva svakog sustava neovisna su od izvorne discipline koja ih definira, tako da se moze govoriti o opcem sustavu. Nakon sto je sustav definiran kao objekt, on postaje predmet istrazivanja.Koncepti potrebni da bi se temeljem naznacenih fundamentalnih svojtava sustava omogucilo formuliranje sustavskih definicija su: aktivnost, ponasanje, organizacija, struktura, program.

29

Page 30: Sustavsko inzenjerstvo

sl. Postupak Klirove sustavske analize

Klir je opisao 5 osnovnih def.sustava i to:Def K.1.; Preko skupa velicina (vanjskih i unutarnjih) i razine razlucivanja*Sustav S je jedan zadani skup velicina pridruzenih zadanoj razini odlucivanja.Def. K.2.; def.sustava preko aktivnosti*Sustav je skup promjena u vremenu promatranih velicina.Def. K.3.; Def.sustava preko trajnog ponasanja*Sustav S je odredjen vremenski nepromjenjivi odnos trenutacnih i/ili proslih i buducih vremenskih vanjskih velicina.Def. K.4.; def.kroz realnu UC – strukturu*Sustav S je odredjen skup elemenata, njihovog trajnog ponasanja i skup veza izmedju elemenata i izmedju elemenata i okoline.Def. K.5.;def.kroz realnu ST strukturu.*Sustav S je skup stanja i skup prijelaza izmedju tih stanja, pri tome prijelazi mogu biti stohasticki ili determinizirani.Def. K.6.; def.vodjenog sustava preko njegove realne UC – strukture*Vodjeni sustav S je uredjeni skup vodjenih elemenata, njihova trajnog ponasanja i skup usmjerenih spona izmedju elemenata kao i okoline (ovu def.koristimo ako je poznato vodjenje sastavom (upravljanje).

Specificna disciplina

objekt

Zauzeti glediste

Objekt sustava

Preslikavaj radni sustav u

podrucje opcih sustav

Opci sustav (model)

Prikupi rezultate

Informacije opcem sustavu

Informator realnom sustavu

Ukupna znanja iz teorije opcih sustava

analiziraj

Def.sustava sastavljen od sust.definicija prema T.O.S

problem

Inf.o objektu sa zauzetog gledistaU slucaju nezadovoljavajucih

rijesenja zauzeti novo glediste i ponoviti postupak

Analiziraj unutar promatrane discipline

30

Page 31: Sustavsko inzenjerstvo

Osim predocenih 5 osnovnih def.sustava razvijena je i def.sustava koja upotpunjuje skup osnovnih Klirovih definicija. Pomocu nje moguce je obiljeziti sustav takodje preko temeljnih svojstava, kao i svojstava koja se mijenjaju u vremenu.

4.1.3. Sustavske trajektorije

Sustav je definiran trajektorijom u prostoru: temeljnih svojstava , netemeljnih svojstava i vremena. Sustav je sad predstavljen podskupom T x NT x V gdje je T – skup temeljnih svojstava, NT – skup netemeljnih svojstava i V – vrijeme. Taj podskup je onda skup trojki (a, b, c) gdje je: a – koordinata temeljne definicije, b – koordinacija ne – temeljne definicije, c – koordinata vremena. Iz sljedece slije je vidljivo da postoji nekoliko slucajeva (Sl);

1. U prvom slucaju je klasa definicija koja se predstvlja trajektorijom kroz 1 tacku. Na taj nacin su opisani sustavi cija su temeljna svojstva vremenski nepromjenjiva.

2. Kada je sustav jednom predstavljen vremenski nepromjenjivom temeljnom definicijom, trajektorija sustava se smatra zavrsenom. Primjer za taj slucaj je trajektorij 2, gdje postoji sustav koji za sve t 5 moguce definirati u vremenski neovisnoj formi definicije preko aktivnosti.

3. U trecem slucaju bili bi beskonacni opci sustavi koj su definirani s pomocu temeljnih svojstava ali koja se stalno mijenja u vremenu. Trajektori takvih sustava ne moze biti poznat naprijed, nego se mora izvesti iz polazne

t=0 t=1 t=3 t=4 t=5 t=6 t=7 t=8 Velicina i razina razlucivanja

Aktivnost

Trajno ponasanje 1ST- struktura

UC - str

4

2

3T4

T1,2,3

T2,T3

T1,T3

T3

T1,T2

T2

T1

Ne temeljna svojstva

31

Temeljna svojstva

Page 32: Sustavsko inzenjerstvo

definicije i uporabljene sustavske procedure.Def. Sustava u t1 i t2 kod trajektorijuma 3 mogu biti slicne ili razlicite.

Dakle temeljni sustavni dio ove nove definicije sustava je zahtijev za opisivom procedurom koja pokazuje nacin na koji se krece s jedne definicije sustava na drugu.

4.1.4. Dijagramski i tablicni prikaz sustava i procesa ???????

4.2. GSPS4.2.1. Morfoloska mreza rijesavanja problema

GSPS je univerzalno primjenjiv predlozak za tretiranje sustavskih problema u razlicitim domenama primjene. Identificirane su 4 bazicne kategorije sustava:izvorni sustav, podatkovni sustav, generirajuci sustav i strukturni sustav.Pocetni predlozak evoluirao je na vise nacina. Medjunajvaznijim doprinosima je Orhardov model i opci plan rijesavanja problema prikzan na slici;

Naznacena morfoloska mreza rijesavanja problema vezana je za opce formalizirane procedure. Za njihov razvoj od posebnog je znacenja koncept koji je osamdesetih godina razvio George Klir pod nazivom GSPS. To je konceptualni i formalizirani okvir koji sluzi kao osnova za razlicita sustavna istrazivanja i razvoj sustavnog inzenjerstva znanja.Prema naznacenom prelosku, moguce je znacajno unaprijediti formaliziranje znanja i rijesavanja kompleksnih problema.

4.2.2. GSPS hijerarhija sustava

Bazicne kategorije sustava razlikuju se prema epistemoloskim karakteristikama tako da sustav vise razine sadrzi sustav nize razine. Na najnizoj razini epistemoloske hijerarhije je izvorni sustav koji daje eksperimentalni okvir za opisivanje podataka. Kada se dobiju aktuelni podaci koji opisuju izvorni sustav dobivamo podatkovni

izvorpodatak

ponasanjeStruktura

S - T

objekt

32

objekt

Page 33: Sustavsko inzenjerstvo

sustav. Kad uz podatke imamo i “mehanizam” kojim se generiraju podaci, tada sustav postaje generativni sustav odnosno sustav ponasanja.Daljnje vise razine u episemoloskoj hijerarhiji ukljucuju integraciju sustava kao komponenti sustava vise razine. Sustavi te vrste nazivaju se strukturni sustavi.

Sl. Klirova hijerarhija za SKE

4.3. Razrada GSPS s primjerima4.3.1. Izvorni sustav

U GSPS konceptualnom okviru, sustav na epistemoloskoj razini 0 naziva se izvorni sustav. Dfiniran je:

1. skupom varijabli2. skupom potencijalnih stanja za svaku varijablu3. interpretacijama znacenja pojedinih stanja atributa objekta

Pored naziva izvorni sustav se jos zove i: eksperimentalni okvir primitivni sustav dataless system

Skup varijabli obicno je podijeljen u dvije podskupine i to:1. osnovne varijable i2. pomocne varijable

Klasifikacija izvornih sustava izvodi se prema razlicitim kriterijima povezanih sa metodoloski znacajnim posebnim svojstvima skupa. Osnovne varijable su podijeljene na:

ulazne varijable(input varijable) izlazne varijable(output varijable)

Sustavi cije su varijable klasificirane u izlazne i ulazne nazivaju se VODJENI SUSTAV. Sustavi za koje takva klasifikacija nije data nazivaju se NEUTRALNI SUSTAVI.

Izvorni sustav

Podatkovni sustav

Generativni sustav

Strukturni sustav

Meta sustavRazina 4,5

Razina 3

Razina 2

Razina 1

Razina 0

33

Page 34: Sustavsko inzenjerstvo

Princip izvornog sustava: podrzavajuci skup cine korisnici usluga javnog gradskog prevoza. Definirano je 6 varijabli i moguca stanja za odredjeni vremenski period;

1. starost korisnika (u godinama)2. posjedovanje automobila (da, ne)3. zanimanje (ucenik, radnik, penzioner)4. povezanost sa ostalim korisnicima (mala, srednja, jaka)5. zadovoljstvo uslugama javnog prijevoza (malo, srednje, visoko)

Kada se izvorni sustav dopuni podacima, odnosno aktuelnim stanjima varijabli u definiranom parametarskom skupu, tada dobivamo sustav definiran na epistemioloskoj razini 1. Sustavi na toj razini nazivaju se PODATKOVNI SUSTAVI.Ovisno o istrazivanom problemu, podaci mogu biti dobiveni ovisno;

1. zapazanjem ili mjerenjem (problem sust.modeliranja)2. definiranjem pozeljnih stanja (problem dizajniranja sustava)

Podaci mogu biti generirani za odgovarajuce pocetne i granicne uslove. Generirani podaci mogu biti egzaktni (deterministicki) i aproksimativni (probablisticki i fuzzy).

4.3.2. Generirajuci sustav

Sustavi na drugoj razini GSPS hijerarhije nazivaju se generirajuci sustavi. Naziv dolazi stoga sto se relacije izmedju osnovnih varijabli i relacije izvedene razlicitim transakciskim pravilima koriste za opisivanje procesa kojim se generiraju osnovne varijable u okviru parametarskog skupa. Transakcisko pravilo je u osnovi f-ja bijekcije kojom se svaki element parametaskog skupa pridruzuje drugom elementu istog parametarkog skupa.Dodatne varijable povezane s transakciskim pravilima obicno se predstavljaju kao interne varijable. Najpoznatiji primjeri generirajucih sustava su:

Makovljevi lanci Konacni automati –deterministicki i parabolisticki Diferencijalne jednacine s konstantnim koeficijentima

Princip generirajuceg sustava 1; Razmatramo varijablu v koja poprima dva stanja (0,1) sto se alternativno mijenjaju u diskretnim vremenskim trenucima t tako da imamo; t= 0,1,2,3,4,5v(t) = 0,1,0,1,0,1Pokazat cemo kako se data sekvencija nula i jedinica moze predstaviti generirajucim sustavom. Iz slijeda podataka vidljivo je da su za svaki t, vrijednost v(t) i v(t + 1) povezane tako da su vrijednosti v(t + 1) jednoznacno odredjene poznavanjem vrijednosti v(t).v(t+1) = 1 – v(t)

34

Page 35: Sustavsko inzenjerstvo

Buduci da vrijednosti v(t) i v(t + 1) za bilo koji t uvijek posmatramo zajedno, mozemo ih predstaviti kao vrijednost dvije varijable u1 i u2 koje su definirane jednadzbama:u1 (t) = v(t)u2(t) = v(t + 1)Relacija izmedju dvije posmatrane varijable u istom vremenu predstavljen je izrazom:u2(t) = 1 – u1(t)u1(t) i u2(t) mijenjaju se u vremenu ali i relacija izmedju njih je vremenska invarijanta u smislu da ostaje nepromjenjena za svaku vrijednost t. U GSPS terminologiji se varijable, koje su definirane u znacenju osnovnih varijabli sa specificnim translaciskim pravilom koristi naziv uzoracka varijabla. Varijabla u2 naziva se generirana varijabla, a varijabla u1 generirajuca varijabla.Princip generirajuceg sustava 2;Definicije f-je ponasanja; neki simbol G oznacava skup generiralnih varijabli, a simbol Ğ skup generirajucih varijabli te neka su stanja:gÎGğÎĞTada su stanja u pravilu odredjena preslikavanjem (f-jom); f:Ğ→G, koji nam za svaki slucaj ğ daje jedinstvenu predikacijug=f(ğ)Opisivana f-ja naziva se f-ja ponasanja. Ako se odredjena vremenska invarijalna relacija izmedju varijabli uzrokovanja moze izraziti kao f-ja ponasanja onda govorimo o deterministickom sustavu, u protivnom radi se o nedeterministickom sustavu. Koncept generirajuceg sustav koji se temelji na vremenu kao podrzavajucoj varijabli ekvivalentan je za sustave temeljene na prostoru i populaciji kao parametru.

4.3.3. Strukturni sustav

Na trecoj epistemioloskoj razini sustav je definiran kao skup generirajucih sustava ili skup sustava nize razine koji predstavljaju podsustave promatranog sustava kao cijeline. Podsustav koji formiraju strukturu sustava obicno se nazivaju elementi sustava. Ukoliko elementi sustava vec imaju karakteristike strukturnog sustava, tada se cijeli sustav naziva strukturni sustav drugog reda. Strukturni sustav viseg reda definiran je na isti nacin. To znaci da ce elementi strukturnog sustava r-te razine ciniti strukturu sustava r-1 razine, ciji su elementi strukturni sustav r-2 razine itd. Elementi strukturnog sustava prve razine mogu biti iskljucivo:izvorni sustavi, podatkovni sustavi ili generirajuci sustavi.Iz ovog zakljucujemo da se razlicite kategorije strukturnih sustava distanciraju prema:

35

Page 36: Sustavsko inzenjerstvo

1. njihovom redu2. tipu ultimativnih elemenata

Za prikaz strukture sustava koriste se dijagrami koji se medjusobno razlikuju po nacinu citanja, odnosno notaciji. Razlikujemo:

obrnuto stablo (a) polozeno stablo (b) Venov dijagram (c) Zagrade (d)

(a) (b)

(c) (d)

Za prikaz strukturnih sustava u GSPS konceptualnom okviru koriste se blok-dijagrami koji prikazuju podsustave (elemente) i relacije odtedjene varijablama sustva.

1,1 1,2 1, 3

1,1,1 1.1.2 1,1,3

1

1,3

1,2

1,1 1,1,1

1,1,2

1,1,3

5432

7

NPR 16

36

1

1,2

1

1,3

1,1

1.1.1 1.1.2

1.1.3

1,1

1,2

1,3

1,1,1

1,1,2

1,13

1

Page 37: Sustavsko inzenjerstvo

5.PONASANJE OTVORENIH DINAMICKIH SUSTAVA

5.1. Vrste ponasanja sustava

Ponasanje je kompleksni pojam koji se koristi sa razlicitim disciplinama, u sirom rasponu od prihologije i sociologije do ekonomije, prava i tehnickih disciplina. Def. Ponasanje je kljucna manifestacija sustava koja je odredjena permenatntnim ili relativno permanentnim odnosima glavnih velicina sustava. Kod ispitivanja ponasanja pratimo relacije izmedju ulaznih i izlaznih velicina odnosno promjene stanja sustava u dovoljno dugom vremenu. Unutrasnja struktura ne mora biti poznata ako sustav promatramo kao crna kutija, no opcenito vrijedi da je relacija struktura baza permanentnog ponasanja. Pocetni prijedlozak za ispitivanje ponasanja (B) sustava (S) data je na slici;

U osnovnoj klasifikaciji sustava navedeno je nekoliko kriterija koji mogu posluziti u klasifikaciji i tipizaciji ponasanja sustava. Tako mozemo razlikovati:

Ciljno usmjereno ponasanje sustava nasuprot sustavima bez cilja Stacionarno i nestacionarno ponasanje Determinirano i nedeterminirano ponasanje Stabilno i nestabilno ponasanje Kontinuirani i diskontinuirani procesi

Kod otvorenih dinamickih sustav, sustav koji mijenja svoja stanja razmjenjujuci materiju, energiju i informaciju s okolinom kao inpute i outpute. Promjene stanja realnih sustava NE nastaju trenutno tako da nastaje prijelazni proces odnosno kasnjenje ili retardacija.U kibernetici se definiraju karakteristicna tipa ili rezima ponasanja vodjenih dinamickih sustava:

Ravnotezno ponasanje Prijelazno ponasanje Periodicko ponasanje

Ravnotezno ponasanje je u prostoru stanja prikazano nepokretnom tackom ili posebnim skupinama tacaka.

Stanje sustava (S) X Y

Inpit ili trajektorije inputa

Output ili trajektorije outputa

B = R (Q1 ,Q2 ,Q3 , ….Qn )

Sl. Pocetni predlozak proucavanja ponasanja sustava

37

Page 38: Sustavsko inzenjerstvo

Prijelazni rezim ponasanja sustava je bilo koji oblik kretanja sustava iz nekog pocetnog stanja u bilo koji ustaljeni rezim: ravnotezni ili periodicki.Periodicki rezim ponasanja sustava je kada sustav u jednakim vremenskim razmacima dolazi u jedno te isto stanje.Vremensko ponasanje izlazne velicine moze se egzaktno predstaviti samo ako je ulazna pobuda tacno matematicki definirana.Kod nekih sustava predstavlja se da je vrijeme prijelaznog procesa zanemarivo kratko tako da se ponasanje opisuje bez razmatranja prijelaznih procesa.Adaptivno ponasanje je donedavno bilo vezano za ponasanje bioloskih sustava, no danas postoje razliciti tehnicki sustavi koji imaju odredjena svojstva inteligencije. Primjenom inteligntnog transportnog sustav (ITS) ostvaruje se bolja prilagodba sustav i procesa zahtijevima korisnika tako da mozemo govoriti o adaptivnom ponasanju.

5.2. Matematickaf ormalizacija ponasanja sustava

Formalizacija sustava opcenito znaci opisivanje sustava i njihovih znacajki nekim formalnim jezikom i to matematickim izrazima ili drugim formalnim jezikom. Da bi smo mogli razviti matematicki model ponasanja sustava potrebno je prethodno poznavanje;

Strukture sustava Funkciogram Operator transformacije Vremenski odnos u sustavu

Matrica strukture matematicki opisuje veze i odnose u sustavu. Matrice veze prikazuju veze izmedju dva elementa sustava. Razlikujemo internu matricnu strukturu MSint, pri cemu za otvorene sustave vrijedi;

MSint MSpot

Podsjetimo se da je matrica veza oznacena slovom V i dva donja indeksa gdje prvi indeks oznacava element u koji veze ulaze dok drugi oznacava eleement iz kojeg veze izlaze.Za matematicke veze izmedju bilokoja dva elementa u sustavu potrebno je definirati jednadzbe tipa:

; gdje je: - je vektor ulaza u element - je vektor izlaza iz emeneta A – faktor pretvorbe vezeZa matematicko opisivanje strukture otvorenog dinamickog sustava potrebno je imati predhodno izradjen objektogram tog sustava koji prikazuje elemente i vremenski redoslijed veze, dok je funkciogramom prikazan nacin funkcionisanja.

38

Page 39: Sustavsko inzenjerstvo

Pronalazenje matematickog izraza za operator transformacije potrebnog sustava moguce je ako se radi o determiniranom sustavu;

gdje je: - vektor izlaza - operator transformacije - vektor izlazaOsnovni matematicki model regulaciskog objekta predstavljen je izrazima: X = AX + BU X (t0) = X0

Y = CX + DU gdje je: X - realni vektor stanja U – vektor ulaza Y – vektor izlaza A, B, C, D realne matrice odgovarajucih dimenzijaAko su matrice A, B, C, D funkcija vremenska t, onda je gornjim izrazom predstavljen linearni vremenski varijabilni sustav. U suprotnom ako su matrice A, B, C, D matrice konstanti, radi se o vremenski invarijantnom stanju. 5.3. Prijelazni proces

Proucavanje prijelaznog procesa i stabilnosti posebno je razradjeno. Kod prometnih sustava problem prijelaznih procesa i stabilnosti je bitno slozeniji zbog brojnosti varijabli i interakcija. Tako npr.nagli dotok vozila na prosjecno opterecenu dionicu ceste remeti uravnotezeni tok i odziv sustava je u obliku nastanka kasnjenja i incidentnih situacija.Krivulje prijelaznih procesa stabilnih i nestabilnih sustava prikazane su na slici;

Y02

Y01

4 5

3

39

Page 40: Sustavsko inzenjerstvo

Opcenito vrijedi da je u stabilnom sustavu prijelani proces konvergentan, a u nestabilnom divergentan.Krivulja 1,2,3 na sl.opisuju stabilne sustave, dok krivulja 4 i 5 opisuje nestabilan sustav. Krivulja 1 je iscilatorna, krivulja 2 i 3 imaju aperiodsku prijelaznu karakteristiku. Aperiodska i oscilatorna karakteristika nestabilnog sustava opisane su krivuljom 4 i 5.

5.4. Odredjivanje staticke i dinamicke karakteristike sustava

U sustavu se odvija proces tako da na izlazu pratimo izlazne velicine Y(t) koje su odredjene;

Ulazom X(t) Sustavskim operatorom transformacije Vremenom kasnjenja u pretvorbi Utjecajem eksternih smetnji

U skladu s tim mozemo formalno predstaviti ponasanje vremenskog sustava: Ovisno o tome da li razmatramo stacionarna stanja ili pak prijelazna stanja govorimo o statickoj i dinamickoj analizi. Kod staticke analize zanima nas promjena izlazne velicine nakon to se sustav ustalio u tom novom stanju. Takva karakteristika vremenskog sustava koja ne razmatra prijelazno vladanje naziva se staticka karakteristika.Dinamicka analiza provodi se radi utvrdjivanja prijelaznih karakteristika promjene stanja sustava i izlaznih velicina tijekom vremena kasnjenja ili retardacije sustava. Kao rezultat dinamicke analize dobije se dinamicka karakteristika sustava. Za pocetno razumjevanje staticke i dinamicke analize sustava moze posluziti jednostavan pokus sa staklenim zivinim termometrom. Svrha ili zadaca termometra je da pokazuje termometru.U analizi sustava ulazne velicine su razlicite temperature vode u posudi, a izlazne velicine su visina stupca zive odnosno pokazivanje termometra.

x(t)x2(t)

x1(t)

t

y(t)y2(t)

y1(t)

t

Sustav ili proce

Smetnje

x(t) y(t)

Sl. Analiza dinamike sustava procesa

40

Page 41: Sustavsko inzenjerstvo

Staticku karakteristiku staklenog termometra mozemo odrediti tako da mijenjamo ulaz stavljajuci termometar u posude s razlicitim temperaturama vode. Provedenom analizom mozemo utvrditi tacnost mjerne skale termometra.

Ovisnost visine stupca zive od temperature prikazana je u dvodimenzionalnom prostoru stanja gdje je na apscisi teperatura vode, a na ordinati visina stupca zive (h).Dinamicku analizu termometra moguce je izvesti tako da zivi u kapilari pomice vrlo lagani plovak s pisalicom koja je prislonjena na pomicnu traku. Pri stalnoj temperatura na papiru ostaje horizontalni trag, a odzivnu karakteristiku mozemo snimiti tako da termometar uronimo u posudu s visom temperaturom.

5.5. Promjeri opisivanja dinamike tehnickih sustava trajektorijom ?????

5.6. Matrice strukture i ponasanje kompleksnih sustava

200

h1

500

h2

h3

700

e=0,1h3

h2

h1

200 50 0 70 0

Sl. Postupak odredjivanja staticke karakteristike

h3

200

t 0 t2 t3 t4

h3

700

t=4min

Sl. Postupak odredjivanja dinamike sustava

41

Page 42: Sustavsko inzenjerstvo

Struktura kompleksnog sustava mozemo utvrditi tako da sustavski tim definira relevantne procese, elemente i veze u sustavu odnosno izabere reprezentante funkcije sustava prema zadanoj svrsi.Za prikaz strukture prometnog dinamickog otvorenog sustava, mogu se primjeniti matrice strukture viseg reda. Potpuna matrica strukture bilo kojeg viseg reda sastoji se od:MSok,ok-“fiktivne”matrice okolineMSok,s- matrice veza sustava i oklineMSok,s-matrice veza okoline i sustavaMSs,s -interne matrice strukture sustavaU poznavanjem strukture sustava na jednoj razini prelazi se na istrazivanje sustava nize razine. Osnovni postupak definiranja strukture sustava ima slijedece;

1. pokusati definirati sustav na odgovarajucoj razini 2. istraziti i definirati veze na toj razini te odrediti matricu strukture 3. pretvoriti elemente sustava u sustave nize razine4. istraziti i definirati veze sustava nizeg reda i odrediti matrice5. postupak provoditi do razine matrice prvog reda

Ponasanje kompleksnih sustava ukljucuje niz procesa koji su determinirani, dijelom determinirani i dijelom stohasticki, te uglavnom stohasticki. Utvrdjivanje operatora transformacije - nije moguce kao kod jednostavnih deterministickih sustava. Neophodno je stoga ukljuciti druge metodoloske pristupe, metode i pomagala.Vremensko ponasanje kod modeliranja prometa. Tako uociti karakteristicne zakonitosti povecanja kasnjenja, kako je to nacelno predstavljeno krivuljom na slici;

42

Page 43: Sustavsko inzenjerstvo

5.7. Modeliranje dinamike objektno orijentiranom Petrijevom mrezom

Petrijeve mreze pogodan sus graficki i logicko matematicki alat za modeliranje dinamike razlicitih sustava. Ukoliko su takvi modeli uskladjeni s objektno orijentiranom paradigmom i softverom za podrsku vodjenju, tada se dobivaju snazna podrska opisivanju i rijesavanju problema analize i sinteze prometnih sustava. Prednosti ponovnog koristenja genericki OO softverskih komponenti izravno se pokazuju u skracivanju vremena i troskova razvoja novih rijesenja. Podsjetimo se da Petrijeve mreze modeliraju;- dogadjaje i aktivnosti- uvijete

Za sustav automatskog sortiranja paketa predstavljen kao sustav posluzivanja s repom cekanja i jednim mjestom posluzivanja model Petrijeve mreze je na slici;

Vrijeme putovanjalinkom l

F

(tok)C = f

l1

tw

Sl. Ilustracija problema kasnjenja u mrezi

43

Page 44: Sustavsko inzenjerstvo

6. DEFINIRANJE I RAZVOJ SUSTAVA

6.1. Primerne faze sustavskog inzenjerstva

Sustavsko inzenjerstvo jeznanost i prakticno umjece kreiranja sustava u visefaznom procesu koji ukljucuje aktivnosti definiranja, dizajniranja, razvoja, gradnje i operativne eksploatacije sve do povlacenja sustava.Rezultirajuci sustav zadovoljava zahtijeve korisnika, funkcionalna je i pouzdan, ima trazenu kvalitetu i zadovoljava troskovna ogranicenja.Kompleksni skup aktivnosti sustavskog inzenjerstva moze se na visoj razini opcenitosti iskazati kroz tri primarne faze i geneticka procesa;

Definiranje sustava Razvoj i gradnja sustava Postavljenje i uporaba sustava

U fazi definiranja sustava, razgranicuje se sustav od okoline, identificiraju potrebe i zahtijevi korisnika. Izlaz iz faze definiranja sustava moze biti vezan za:

Priprmu akvizicije sustava Istrazivanje i razvoj Planiranje Marketing itd.

Konceptualna ilustracija tri primarne faze(3D)sustavskog inzenjerstva dana je na sli;

Dolazak paketa

Slobodan posluzitelj

Sortiranje

Cekanje na ukrcaj

Ukrcaj paketa*

Mjesta

Prijelazi

Znacke

Prolaz vremena

Sl. Model Petrijeve mreze za jedinstveni sustav posluzivanja

Detektiranje paketa

Definiranje sustava

Razvoj i gradnja sustava

Postavljanje i uporaba sustava

Primarni informaciski tokovi

Sekundarni informaciski tokovi

Sl. Tri primarne faze zivotnog ciklusa sustava

44

Page 45: Sustavsko inzenjerstvo

Prikaz je fokusiran na poboljsanje faze definiranja i razvoj kompleksnog sustava za koji se izgradjuje funkcionalna arhitektura.

6.2. Definiranje sustavskih zahtijeva

Definiranje korisnickih zahtijeva u sustavskih specifikacija prvi je i kljicni korak u zivotnom ciklusu. Definiranje i specifikacija zahtijeva podrazumjeva:

Definiranje granica sustava Eksplicitno formuliranje svrhe i ciljeva sustava Razumjevanje moguceg konceptualnog rjesenja

Osnovna pitanja koja treba postaviti pri identifikaciji korisnickih zahtijeva su: Cemu se sluzi sustav? Koje ciljeve treba ostvariti? Sto su mu inputi koji ce se procesirati , a sto outputi? Sto cini jezgro sustava?

Definiranje zahtijeva i specifikacija

Definiranje operativnog konceptu

Funkcionalna dekompozicija

Fizicka sinteza

Izgradnja ili operativna implementacija

Evaluzacija i modifikacija

Uporaba i odrzavanje

Povlacenje i razgradnja

Zivotni ciklus akvizicije kompleksnog sustava

45

Page 46: Sustavsko inzenjerstvo

Koje su restrikcije i posebni zahtijevi? Koji su kriteriji za performanse sustava? Koja su troskovna ogranicenja? Koji su moguci kompromisi troskova i performansi?

Razlikujemo 6 kategorija sustavskih zahtijeva:1. input – output zahtijeva2. tehnolsoki zahtijevi3. zahtijevi u pogledu performansi4. troskovi zahtijeva5. zahtijevi “razmjene” troskova i performasi6. zahtijevi testiranja sustava, sto se vidi na sl;

Zahtijevi “razmjene” troskova i performansi pokazuju moguca odmjeravanja troskova nasuprot performansama sustava.Zahtijevi testiranja odnose se na:

1. testiranje svih zahtijeva2. verifikacija3. validacija4. prihvacanje sustava

6.3. Definiranje opretivnog koncepta sustava

U pocetnoj fazi dizajniranja sustava neophodno je raspolagati zajednickom vizijom sustava odnosno temeljnim prekrivajucim konceptom sustava koji ce posluziti za daljnji uredjeni, hijerahijski strukturni razvoj. Nakon definiranja sustavskih zahtijeva sustav inzenjer ili razvojni tim treba dati barem jedan koncept rjesenja koji ce

Sustavski zahtijevi

Input – output zahtijeva Tehnoloski

zahtijeviPerformanse Troskovi Trade - off Testiranje

InputOutputFukcijeEksterne funkcije

“Trade space”Sl. Pregled sustavskih zahtijeva

46

Page 47: Sustavsko inzenjerstvo

zadovoljiti zahtijeve. Neophodno je imati dobar kontakt s korisnicima i stakeholderima, odnosno njihovim predstavnicima. Kontekst definiranja operativnog koncepta sustava prikazan je na slici;

Operativni koncept treba verbalno ili grafickim odnosno simbolickim zapisom dati odgovore;

sto je glavna funkcija koju sustav mora obavljati kako i gdje ce sustav funkcionirati koliko dugo ce sustav djelovati koja su nuzna svojstva sustava, itd.

6.4. Funkcionalna dekompozicija

Sustavski procesno orijentirani pristup razvoju sustava nalaze da se nakon definiranja osnovnog operativnog koncepta prema odredjenim pravilima provoditi funkcionalna dekompozicija sustava. Funkcija najvise razine rasclanjuje na funkcije nize razine sve do razine elementarnih funkcija koje se mogu pridruziti fizickim komponentima (sl 1)

Operativni koncept sustava

Zahtijevi korisnika i stakeholdera

Alociranje zahtijeva na funkcionalna podrucja

Funkcionalna dekompozicija

Analiza izvodljivosti

Razvoj novih tehnologija

Integracija sistema u okolini

Sl. Kontekst definiranja operativnog koncepta sustava

47

Page 48: Sustavsko inzenjerstvo

Dekompozicija funkcija je vodjena prema pravilima strukturnog sustavskog dizajna, no ona mora istovremeno uvazavati preporuke vezane za fizicki dizajn i sintezu fizickih komponenti u integralni sustav. Prostor mogucih rijesenja funkcionalnog dizajna i prostor tehnologijom izgradivih rjesenja moraju se barem dijelom poklapati (Sl 2). Za graficki prikaz funkcija i tokova izmedju njih mogu se koristiti IDEFO dijagrami ili DFD dijagram toka podataka.

6.5. Modeli zivotnog ciklusa istrazivanja i razvoja

6.5.1. Istrazivacki i razvojni proces

Istrazivanje, razvoj, testiranje i evaluacija RDT&E ili slicna varijanta istrazivacko razvojnih procesa se promatrati kroz poseban zivoni ciklus. Koncept “3D” moguce je primjeniti i na istrazivacko razvojne procese kako je to prikazano na sl.

Svrha sustava

FUNKCIJA 1 FUNKCIJA 2 FUNKCIJA 3

F.1.1. F.1.2. F.1.3.

F1.2.1 F1.2.2

Funkcije vise razine

Funkcije nize razine

Elementarne funkcije

Sl 1. Prikaz funkcionalne dekompozicije

Prostor izvodljivih rjesenja

Prostor funkcionalnog dizajna

Podskup rijesenja koja zadovoljavaju troskovna

ogranicenja

Sl. Povezanost funkcionalnog dizajna s mogucim izvedbama sustava

48

Page 49: Sustavsko inzenjerstvo

Bazicna istrazivanja su opcenita tako da podizu opcu razinu znanja o sustavu i kontekstu sustava. Rezultati bazicnih istrazivanja u pravilu su primjenjivi. Razvojna istrazivanja usmjerena su na dizajniranje ili razvoj proizvoda i usluga, tako da smanjuju neizvjesnosti i rizik primjene. U fazi testiranja i evaluacije treba postaviti upotrebljiv model temeljem kojeg ce menadzment ili investitor moci procjeniti:

razvija li se pravi proizvod, usluga ili sustav razvija li se na pravi nacin koje su prednosti novog rjesenja da li postoje problemi interoperabilnosti s postojecim sustavima, itd.

6.5.2. Razvojni ciklus prema vodopadnom i inkrementalnom modelu

Vodopadni model razvoja dugo je bio dominantan u razvoju hardvera, softvera i drugih tehnickih sustava. Temeljna karakteristika ovog modela jeste sekvanecijalnost tako da se svaka faza razvojnog ciklusa prolazi samo jednom. Primjer vodopadnog modela razvoja sustava prikazan je na slici, a i osnovne faze razvojnog ciklusa na primjeru softverskog proizvoda;

Bazicna istrazivanja

Razvojna istrazivanja

Testiranje i evaluacija

Detaljnji razvoj

Podrska proizvodnji

Definiranje

Razvoj

Primjena

49

Page 50: Sustavsko inzenjerstvo

Nedostatak vodopadnog sustava je to sto iza svake faze slijedi “zamrzavanje stanja”, nisu moguce naknade dopune zahtijeva niti ukljucivanje novih spoznaja dobivenih radom na razvoju sustava. Zbog nemogucnosti ili teskoca povratka na predhodnu fazu, nedostatci i greske ugradjene u modele ulaze i u konacno rijesenje.Navedeni nedostatak koriguje se djelimicnim uvodjenjem inkrementalnog razvoja.Noviji pristup razvoja softvera temeljni se na Boechmovom spiralnom modelu.

6.6. Modeli zivotnog ciklusa akvizicije sustava

Postoje razliciti modeli zivotnog ciklusa odnosno procesa akvizicije sustava s razlicitim brojem faza i strukturama aktivnosti. Termin akvizicija uobicajan je u sustavskom inzenjerstvu i odnosi se na nabavu ili proizvodnju sustava. Osnovni oblik modela zivotnog ciklusa slijedi prolazni “3D” koncept. Petofazni model akvizicije sustava koje koriste americke zracne snage ima sljedece faze:

konceptualna faza validacija detaljni razvoj proizvodnja postavljanje

Faze u osnov odgovaraju osnovnom modelu s tim da je posebno naglasena validacija. Validacija sustava znaci odgovor na temeljno pitanje efektivnosti: da li razvijamo i gradimo pravi proizvod?

Analiza zahtijeva

Razvoj konceptualnog modela

Izrada programskog koda

Ispitivanje

Verifikacija

Odrzavanje

50

Page 51: Sustavsko inzenjerstvo

U prvoj fazi definiraju se zahtijevi korisnika u drugih interesnih skupina koji su izrazeni u govornom jeziku. Preliminarni konceptualni dizajn kreativno povezuje formulirane zahtijeva i prostor mogucih rijesenja selektirajuci vrlo grubo rijesenje sustava za postavljenjene zahtjeve. Cilj funkcionalne analize je konzistentno i svrsishodno rasclanjivanje funkcija najvise razine na funkcije najnize razine sve do elementarnih funkcija ili zadaca koje mogu obaviti pojedine fizicke komponente.Fizickom dizajnu sustava potrebno je da na svakoj razini funkcionalne dekompozicije sustav inzenjeri identificiraju fizicke komponente koje samostalno ili medjusobno povezane mogu obavljati zadanu funkciju.Detaljni dizajn i provedive specifikacije fizicke arhitekture koriste se u sljedecoj fazi proizvodnje, gradnje ili operativne implementacije sustava. Evaluiraju se funkcionalnost, raspolozivost, pouzdanost i druga relevantna svojstva sustava prema odredjenim mjerilima ili standardima. Ukoliko se utvrdi da sustav NE ZADOVOLJAVA, onda se proces vraca u prethodne faze. Sedma faza ukljucuje konacno preuzimanje sustava od strane korisnika te operativnu eksploataciju koja ukljucuje odrzavanje i druge aktivnosti. Povlacenje i razgradnja sustava moze se tretirati kao posebna faza zivotnog ciklusa sustava.

Razvoj i specifikacije

Konceptualni dizajn

Funkcionalna analiza

Detaljni fizicki dizajn i testiranje

Izgradnja ili operativna implementacija

Evaluacija i modifikacija

Uporaba i odrzavanje

Povlacenje i razgradnja

Razvoj i gradnja

Postavljanje i uporaba

definiranje

Sl. Model zivotnog ciklusa akvizicije sustava

51

Page 52: Sustavsko inzenjerstvo

6.7. Input – output matrice za zivotni ciklus sustava

Polazeci od osnovnog input – output modela sustava (sl 1) moze se postaviti input – output matrica za cijeli zivotni ciklus sustava, kao na (sl 2);

Input – output matrica sadrzi razlicite tipove inputa koji su zeljeni i pod kontrolom, te ostale inpute koji nisu pod kontrolom i na koje se ne moze znacajnije djelovati.Kontrolni input su oni koje dizajneri sustava i operatori mogu odredjivati i kontrolirati.Nekontrolirani inputi opravdavaju postojanje sustava odnosno inpute na koje se uopce ne moze ili ne moze znacajnije utjecati.Zeljeni output oravdavaju postojanje sustava i odnose se na proizvode ili usluge sustava koji zadovoljavaju zahtijeve korisnika.Nezeljeni output su npr.neispravni proizvodi, lose usluge ...Ogranicenja koja se postavljaju kod dizajniranja sustava odnose se na:

raspolozivo znanje financijska ogranicenja iskustvo rokove rizike, itd.

SUSTAVInput

output

Sl 1. Osnovni input – output model sustava

Inputi OutputiFaza zivotnog ciklusaKontrolirani Nekontrolirani Zeljeni Nezeljeni Dizajniranje sustavaRazvoj sustavaPostavljanje sustavaEksploatacijaPovlacenje

Sl 2.Input – output matrica za pojedine faze zivotnog ciklusa

52

Page 53: Sustavsko inzenjerstvo

TEMELJNA KLASIFIKACIJA PROMETA

Sustavski pristup proucavanja tehnologije prometa

Promet; kompleksan sustav koji integrira podsustave i to je otvoren sistem.Funkcija prometa; promjena mijesta ljudi i robe.

*Promet je siri pojam od robe;

Funkcija ITS –a je da ljudi obavjestavaju o desavanjima u prometu.

PROMET

TRANSPORT KOMUNIKACIJE

Prijevoz fizickih entiteta

Ces. Zelj. Kom. Vod. Zrac.FR ATM

kanal

paket

Prijenos simbolickih entiteta

INTEGRATORtelekomunikacije

-posta-logisticki operatori (FEDEX)-ITS (integrirani transportni sustav)

INTEGRATOR – oni operatori koji koriste i transport i komunikacije

53

Page 54: Sustavsko inzenjerstvo

7. SUSTAVI I PROCESI CESTOVNOG PROMETA

7.1. Sustav cestovnog prometa SCP

Cestovni promet promatramo kao podsustav prometnog sustava CPPS, CP – cestovni promet PS – prometni sustavRazgranicenje SCP od okoline posebno je zahtijevno u dijelu pristupno – zavrsnih tacaka odnosno terminala gdje se obavlja:

ukrcaj iskrcaj prekrcaj pakiranje sortiranje itd.

Ovisno o svrsi i okviru promatranja mozemo definirati razlicite dijelove cestovnog prometnog sustava kao relativno samostalne sustave,npr.

1. sustav gradskog prometa2. sustav javnog tramvajskog prevoza3. autobusni kolodvor kao sustav4. prekrcajni teretni terminal kao sustav, itd.

Tehnologija cestovnog prometa kljucni je dio problematike proucavanja cestovnog prometa. U fokusu njena prucavanja jesu procesi pripreme, provedbe i zavrsetka prijevoza ljudi i roba uz racionalnu uporabu odgovarajucih proizvodnih sredstava te kapaciteta cestovne prometne mreze. Proces upravljanja prometom mogu se izvojiti kao posebno funkcionalno podrucje jer im je u fokusu na kontroli i usmjeravanju tokova vozila, upravljanju zurnim sluzbama i incidentim situacijama itd. Input-output funkciju sustava cestovnog prometa ocenito mozemo predstaviti input – output modelom (sl)

Kod predloska za analizu komponenti SCP moze posluziti poopceni model strukture prometnog sustava koji je primjenjiv za sve vidove prometa;SSCP = (K1, K2, K3, K4, K5, R6)

SCPX Y

okolinaokolina

54

Page 55: Sustavsko inzenjerstvo

Cestovnu mrezu cine ceste na odredjenom podrucju zajednos cvoristima, raskrizjima, mostovima, tunelima.Prometne entitete u CP cine razlicita prevozna sredstva koja imaju kotace i adaptirani su za kretanje cestovnom prometnicom prema vazenim propisima.Transportirani entiteti prijevoza mogu biti ljudi, roba ili adresirane posiljke. U razmatranju procesa vezanih za cestovni promet mogu se identificirati razlicite vrste procesa s razlicitim razinama medjusobne interakcije npr. Proces gradskog prevoza putnika autobusom, proces u autobusnim kolodvorima, proces pitnog informiranja i upravljanja prometompoprimaju sasvim novu razinu kvalitete uvodjenjem ITS rjesenja.

7.2. Sustavski razvoj cestovne mreze7.2.1. Funkcija i klasifikacija cestovnih prometnica

Funkcionalni i fizicki dizajn i razvoj cestovne mreze treba slijediti zahtijeve korisnika i drugih stakeholdera ukljucenih u planiranje, gradnju i odrzavanje cesta i pratecih objekata.Funkcije su osigurati dostupnost i mobilnost.

Javne ceste se prema svrsi mogu klasificirati na: vezne; sabirne; pristupne

Cestovna mreza K1

Cestovna vozila K2

Transportirani entiteti K3

Adaptacija vozila na cesti K4

Adaptacijana prevoz cestovnim vozilima K5

Sl. Poopceni model strukture SCP

55

Page 56: Sustavsko inzenjerstvo

Vezne ceste trebaju omoguciti prvenstveno visoku razinu prometne mobilnosti odnosno daljinsko povezivanje. Sabirne ceste trebaju omoguciti slijevanje prometa izmedju veznih i pristupnih cesta. Pristupne ceste trebaju omoguciti siroku dostupnost do razlicitih lokaliteta.

U tabeli su prikazani relevantni podaci o brzini voznje, srednjoj duljini putovanja i razini usluga za autoceste, brze ceste i 5 kategorija ostalih cesta.

Kategorija ceste Brzina Vp [km/h] Srednja duljina putovanja [km]

Najniza razina usluge[LoS]

AC/BC 80-130 >100 CD1.kategorija 70-100 50-100 D2.kategorija 60-100 20-50 D3.kategorija 50-90 5-50 E4.kategorija 40-80 5-20 E5.kategorija 40(30)-70 <5(10) E

BC – brze cesteLoS – razina usluge

Faktor koji odredjuju LoS su: brzina i vrijeme putovanja sloboda manevra prekidanje toka komfor i sigurnost

PROMETNA MOBILNOST

PRISTUP LOKALITETU

Vezne ceste

Sabirne ceste

Pristupne ceste

Sl. Razdioba funkcija cestovnih prometnica

56

Page 57: Sustavsko inzenjerstvo

1. Prema velicini prometa mot.vozila izrazenog prosjecnim godisnjim dnevnim prometom;Razredi ceste Broj vozila u 24hAutoceste >14 000Ceste 1.razreda >12 000Ceste 2.razreda 7000 – 12 000Ceste 3.razreda 3000 – 7000Ceste 4.razreda 1000 – 3000Ceste 5.razreda <1000

2. Prema drustveno gospodarskom znacaju;- Drzavne ceste- Kantonalne ceste- Lokalne ceste- Ostale (nekategoriziran ili za posebne namjene)

3. Prema vrsti terena kojim prolaze;- Ceste na nizinskom terenu – ravnici- Ceste na brezuljkastom terenu- Ceste u brdovitom terenu- Ceste u planinskom terenu

4. Po teritoriji prevozenja u cestovnoj mrezi;- AC za medjudrzavno – drzavno prevozenje

1. kategorija za drzavno regionalno povezivanje2. kategorija za regionalno – kantonalno povezivanje3. kategorija za kantonalno – medjuopcinsko povezivanje4. kategirija za medjuopcinsko – opcinsko povezivanje5. kategorija za opcinsko – lokalno povezivanje

7.2.2. Sustavsko dizajniranje cestovne prometnice

Dizajniranje ceste je kompleksni proces koji ukljucuje vise podrucja aktivnosti:1. lokacijski dizajn i utvrdjivanje nulte linije trase2. prometno geometrijski dizajn3. gradjevinski dizajn i projektiranje

Lokacijski dizajn cini kriticni dio procedure dizajniranja jer se njime temeljem prikupljenih informacija odredjuje moguca aproksimativna lokacija prometnice.Za prometno – geometriski dizajn potrebno je poznavanje:

velicine i varijacija prometnog toka mjerodavno opterecenje ceste karakteristike vozila ocekivano ponasanje vozaca

57

Page 58: Sustavsko inzenjerstvo

predvidjenu brzinu voznje limitiranje pristupa na cesti, itd.

Pod nazivom geometriski dizajn u udzbenicima i prirucnicima podrazumjevaju se vidljiva svojstva ceste predstavljena elementima poprecnog presjeka, tlocrtnim elementima i vertikalnim elementima ceste. Geometriska svojstva ceste direktno su pod uticajem velicine i strukture prometnog toka. Kao i u drugim vidovima prometa, treba utvrditi mjerodavno prometno opterecenje za vremensku jedinicu mjerenja prometa. U cestovnom prometu se koriste:

prosjecni dnevni promet satno opterecenje

Velicina prosjecnog godisnjeg dnevnog prometa odredjuju se prema izrazu:

Cesta u tlocrtnoj projekciji sastoji se od elemenata: pravac, kruzni lukovi i prijelaznice.Vertikalni elementi ceste definiraju visinski tok koji se utvrdjuje linijskim projekcijama u bocnoj vertikalnoj ravnini. Te elemente cine: niveleta, vertikalna zaobljenja, poprecni nagibi i prijelano vitoperenje kolnika.Poprecnim presjekom definirani su elementi: sirina kolnika i prometnih trakova, rubni trak, bankina, trakovi za usporenje i ubrzanje itd.Cesta kao gradjevinski objekt sastoji se od gornjeg i donjeg ustroja odredjenih staticko – konstuktivnih karakteristika. Donji ustroj cine zemljani dio i gradjevinski objekti: mostovi, vijadukti, potporni zidovi itd. Gornji ustroj cini kolnicka konstrukcija koji cine cestovni zastor i podloga.

7.2.3. Interakcije covjek – vozilo – cesta

Interakcija covjek – vozilo – cesta vrlo su znacajne kako za dizajniranje cestovnih prometnica i vozila tako i za sigurnost, upravljanje prometom, putno informiranje, itd. Ovdje se zadrzavamo na polaznom opisu interakcija “covjek – vozilo – cesta” promatrane u nekoj okolini (sl)

58

Page 59: Sustavsko inzenjerstvo

U pitanju su kompleksne mehanicke, bio – mehanicke, psiholoske i druge relacije koje odredjuju ponasanje promatranog dinamickog sustava s osnovnim komponentama:

vozilo covjek cesta

u odredjenoj okolini.Vozilo je odredjeno svojom duljinom, sirinom, visinom, tezinom, konstrukcijom, polumjerom kruga okretanja, snagom motora, gumama, kocnicama, itd.Ponasanje covjeka je odredjeno sposobnostima osjetilnih organa, psihomotornim sposobnostima, temperamentom, itd.Vozac kao kljucni upravljac dio klasicnog cestovnog sustava promatra komponente sustava i stvara informacije za upravljacke odluke o nacinu kretanja vozila. 7.3. Tehnologija cestovnog prometa7.3.1. Polazni modeli za TCP

TCP je granska tehnologija prometa koja proucava nacine i postupke prijevoza putnika i roba cestovnim prijevoznim sredstvima na cestovnoj mrezi izmedju izvorista i odredista. Procesi u cestovnom prometu brojni su i raznovrsni jer ovise o:

vrsti “supstrata” koji se prevozi izboru cestovnog vozila svojstvima prometnice duljini prijevoznog puta primjeni konvencionalnog ili multimodalnog nacina transporta

Za TCP vrijede ista temeljna nacela prema kojima treba sustavski dizajnirati tehnologiju prometa. To su:

brzina

cesta

covjekvozilo

ČV

ČC

CV

59

Page 60: Sustavsko inzenjerstvo

sigurnost ucinkovitost ekonomicnost udobnost redovitost zadovoljenje posebnih zahtijeva

Polazna podijela TCP je prema “supstratu prijevoza” (sl)

Procesi u okviru TP odvijaju se uporabom odgovarajucih resursa odnosno kapaciteta. Svi procesi moraju biti vodjeni ako se zeli ostvariti zadana funkcija. U skladu s tim moze se koristiti dijagramski prikaz procesa prikazan na sl.

Proces je usko vezan za funkciju sustava s tim da je proces naglaseno dinamican, a funkcija daje staticki opis transformacije te inputa i outputa. Transportni proces je niz fizickih ili logickih povezanih aktivnosti kroz koje prolazi putnik ili roba za vrijeme putovanja od izvorista do odredista. U vrijeme transportiranja kljucnih pokazatelja performanci su:

- troskovi- sigurnost putnika i tereta- komfor putnika- zasticenost itd.

TCP

TPPCP TPTCP Ostale tehnologije TCP

Funkcionalni proces

vodjenje

-cestovna vozila-putnici ili roba

inputi

- obavljeni prijevoz

kapacitet

Sl. Elementi dijagram procesa TCP

60

TCP

Page 61: Sustavsko inzenjerstvo

7.3.2. Tehnicko – tehnoloski zahtijevi za cestovna vozila ?????7.3.3. Sustavski opis TPPCP ????????7.3.4. Sustavski opis TPTCP ???????

7. SUSTAVI I PROCESI ZELJEZNICKOG PROMETA

8.1. Definiranje i opisivanje sustava SŽP

8.1.1. Definiranje sustava S ŽP Sustav zeljeznickog prometa predstavlja podsustav ukupnog prometnog sustava, koji ima tehnicko – tehnoloska, institucionalna i funkcionalna svojstva. Tehnicko – ekcplotacione karakteristike zeljeznice su da omoguce ekonomicniji masovni prevoz robe i putnika sto moze vrlo znacajno da utice na ekonomski razvoj. Zbog toga je u vecini zemalja zeljeznica u vlasnistvu ili pod kontrolom drzave.Formalno predstavljen sustav zeljeznickog prometa izgleda;

SŽP SP

SŽP = (ŽV, ŽMI, ŽPP, ŽTP)ŽV – zeljeznicka vozila

ŽMI – sustav zeljeznicka mrezna infrastrukturaŽPP – procesi zeljeznickog pitnickog prometaŽTP – procesi zeljeznickog teretnog prometa

Sustav zeljeznickog prometa cine osnovne komponente: Zeljeznicka pruga s postrojenjima Lokomotiva i vagoni Zeljeznicki signalno – sigurnosni uredjaji Zeljeznicki terminali

Kao predlozak za sustavsku analizu, poopceni model strukture sustava zeljeznickog prometa razlikuje 5 osnovnih komponenti;

K1 – zeljeznicka mreza K2 – zeljeznicka vozila K3 – transportni entiteti

1. Tehnologija pripreme prijevoza

2.Tehnologija provedbe prijevoza

3.Tehnologija zavrsavanja prijevoza

Sl. Fazna dekompozicija TCPCP

61

Page 62: Sustavsko inzenjerstvo

K4 – adaptacija transportnog entiteta na prijevozu u vagonu vlaka K5 – adaptacija zeljeznickog vozila za kretanje prugom

Zeljeznicku mrezu u osnovi cine cvorovi i pruzne dionice odnosno zeljeznicke pruge s pratecim mreznim postrojenjima. Dionicu pruge cine jedan ili vise susjednih kolosijeka.Prometni entiteti u zeljeznickom prometu je vlak. Vlak cini lokomotiva s jednim ili vise vucnih vozila.Transportni entiteti mogu biti “putnici” ili robni “teret”. Procesi koji se odvijaju u sustavu zeljeznickog prometa su:

Upravljanje zeljeznickim prometom Predputno i putno informiranje putnika

8.1.2. Ponasanja S ŽP ???????

8.2. Sustavski razvoj8.2.1. Funkcije zeljeznicke mreze i kategorizacija pruga

U skladu s postavkama sustavskog inzelnjerstva, razvoj sustava slijedi nakon odgovarajuceg definiranja sustavskih zahtijeva, odnosno problema koje treba rjesavati. Temeljna funckija zeljeznicke mreze je da omoguci obavljanje brzog, sigurnog, ucinkovitog i ekoloski pogodnog prometa vlakova.U osnovnoj fizickoj izvedbi razlikujemo “klasicne” zeljeznices tracnicama koje prisilno vode kovinske kotace, te nova tehnicka rijesenja gdje je prisilno vodjenje ostvareno na drugaciji nacin; Lebdece zeljeznice na zracnom jastuku Magnetne zeljezniceMreza pruga velike brzine temeljni se na vec izgradjenim prugama(osposobljenim za brzine > 300km/h)

K1

K2

K3

K5

K4

62

Page 63: Sustavsko inzenjerstvo

Cvor – to su mjesta krizanja ili spajanja pruga te druga “sluzbena mjesta” kao sto su:kolodvori, specijalizirane postaje.Zeljeznicka pruga je jedan ili vise kolosijeka koji spajaju susjedna “sluzbena mjesta”. U fizickoj izvedbi zeljeznicku prugu cini gornji donji ustroj. Donji ustroj cine geotehnicke i konstruktivne gradjevine. Gornji ustroj cine kolosijek i kolosijecni uredjaji. Opremu zeljeznicke pruge cine: signalno – sigurnosni, elektrovucni, telekomunikaciski i druga postrojenja. Zeljeznice pruge kategorizirani su na:

Glavne magistralne pruge Pomocne magistralne pruge Zeljeznicke pruge I reda Zeljeznicke pruge II reda

Klasifikacija zeljeznickih pruga mogu biti:1. prema prometnoj funkciji- pruge za javni promet- industriske pruge2. prema vrsti prijenosa vucne snage- adhezione- lebdece zeljeznice na zracnom jastuku- magnetske zeljeznice3. prema sirini kolosijeka

Os kolosijeka

12m

tracnica

prag

zastor

nasip

Gornji ustroj

Donji ustroj

Temeljna podloga

63

Sl. Elementi poprecnog presjeka zeljeznicke pruge

Page 64: Sustavsko inzenjerstvo

- pruge normalnog kolosijeka (1435mm)- pruge sirokog kolisijeka (1524 i 1600 mm)- pruge uskog kolosijeka (< 1435 mm)4. prema broju kolosijeka- jednokolosijecne- dvokolosijecne- visekolosijecne- paralelne

8.2.2. Elementi sustavkog dizajniranja zeljeznicke mrezne infrastrukture

Zeljeznicka infrastruktura obuhvaca zeljeznicke pruge s pratecim gradjevinskim objektima, kolodvorima i robnim postajama, te ostalim stabilnim, nepokretnim objektima. Ako je u pitanju dizajniranje nove pruge, pruznog postrojenja, pdrucja dizajnerske aktivnosti su:

lokaciski dizajn prometno – tehnicki dizajn pruge gradjevinski dizajn arhitektonski dizajn dizajniranje signalno- sigurnosnih i telekomunikaciskih postrojenja

lokaciski dizajn priblizno odredjuje lokaciju pruge. Prometno – tehnicki dizajn polazi od procjene prometnih zahtijeva. Geotehnicka ispitivanja podloge i odvodnje vrlo su znacajna za gradjevinski dizajn. Arhitektonski dizajn posebno je vazan za zeljeznicke kolodvore. Gabarit, odnosno slobodni profil zeljeznice mora biti odrzan na pruzi i objektima. Prometno – tehnicka svojstva su:

najveca dopustena brzina na pruzi i tehnicka brzina prijevozna moc pruge propusna moc pruge gabarit polozaj i broj postaja kapacitet kolodvora i robnih postaja stabilnost ponasanja i otpornost mreze na kasnjenje, itd.

Najveca dopustena brzina na pruzi ovisi o:1. zeljeznickoj pruzi2. vrsti vlaka3. kocnoj masi vlaka

64

Page 65: Sustavsko inzenjerstvo

4. prometnim uvijetima5. signalno – signaliziranoj opremi

“Tehnicka brzina” duzine dionice i vremena voznje na toj dionici;

Prijevozna moc pruge predstvalja sposobnost pruge da prihvati i preveze kolicine tereta u tonama. Opca prijevozna moc pruge;

Propusna moc pruge pokazuje sposobnost propustanja vlakova na odredjenoj pruzi u jednom i drugom smijeru izmedju dvije stanice.Kolodvor je infrastrukturni element zeljeznice gdje se prihvataju ili otpremaju putnici, vrsi ukrcaj i iskrcaj tereta itd.

8.3. Sustavski pristup izboru zeljeznickih vozila

Zeljeznicko vozilo je po definiciji konstruirano i osposobljeno za kretanje prugom. Prema namjeni osnovna podjela zeljeznickih vozila je na:- vucna vozila- vucena vozila- putnicki vagon- teretni vagon- vozilo posebne namjene

U definiranju sustavskih zahtijeva treba povezati zahtijeve korisnika sa prostorom mogucih tehnicko – tehnoloskih rjesenja kako je to na slici;

KOLODVOR

PROMETNI SEKTOR

POGONSKI SEKTOR

Prodaja karataUkrcaj/iskrcaj putnika i prtljagaUkrcaj/iskrcaj robe i postanskih posiljkiInformiranje putnika

krizanje i pretjecanje vlakovasastavljanje i rastavljanje vlakovapostavljanje vagonaciscenje i odrzavanje vagona

Sl. Osnovne funkcionalne cjeline na zeljeznickom kolodvoru

65

Page 66: Sustavsko inzenjerstvo

Osnovne faze razvoja zeljeznickih vozila su;

Razmotrit cemo samo pitanja izbora vozila odnosno vlakova velikih brzina. Omogucuju kratko vrijeme putovanja, sigutnosti i udobnost za putnike. Pogon je nuzno elektricni. Troskovna ogranicenja suzavaju prostor mogucih rijesenja.

8.4. Tehnologija zeljeznickog prometa

8.4.1. Polazni model TŽP

TŽP predstavlja gransku tehnologiju prometa koja proucava nacine i postupke prijevoza putnika i robe. Temeljna nacela prema kojima treba sustavski dizajnirati TŽP su zajednicka za sve tehnologije prometa:

1. ucinkovitost2. sigurnost3. brzina prijevoza

Prostor mogucih rijesenja

Tehnicko – tehnoloska rijesenjaSpecificirani sustavski

zahtijevi

Sl. Sustavski pristup izboru zeljeznickih vozila

potrebe Sustavsko definiranje vozila

Sustavski razvoj vozila

Akvizicija Eksploatacija vozila

Sl. Sustavski pristup razvoja zeljeznickih vozila

66

Page 67: Sustavsko inzenjerstvo

4. ekonomicnost5. udobnost6. redovitost7. zadovoljenje posebnih zahtijeva

Polazna podjela TŽP je prema “supstrati” prijevoza tako da razlikujemo tehnologiju prijevoza putnika i tehnologiju prijevoza robe;

Procese u TŽP mozemo prikazati;

Transportni proces na zeljeznickom dijelu transportnog lanca pocinje u izvorisnoj zeljeznickoj postaji i zavrsava u odredisnoj zeljeznickoj postaji.Za sustavsko dizajniranje procesa i aktivnosti u tehnologiji prevoza robe zeljeznicom mozemo primjeniti predstavljene metode i pomagala za;- strukturni prikaz rasclanjivanje funkcija- prikaz materijalnih i informacijskih tokova- dinamicko modeliranje procesa i aktivnosti

8.4.2. Tehnicko – tehnoloski zahtijevi za zeljeznicka vozila ?????????

TŽP

TPPZP TPTZPOstale tehnologije TŽP

Sl. Polazna podjela TŽP

Funkcionalni proces

vodjenje

-zeljeznicka vozila-putnici ili roba

inputi

- obavljeni prijevoz

kapacitet

Sl. Elementi dijagram procesa TZP

output

67

Page 68: Sustavsko inzenjerstvo

8.4.3. Sustavski opis TPP ŽP ?????????????8.4.4. Sustavski opis TPT ŽP ????????

9.SUSTAV I PROCESI ZRACNOG PROMETA

9.1. Sustavsko definiranje zracnog prometa

Sustav zracnog prometa je posustav ukupnog orimetnog sustava, koji se razlikuje po izvedbi “prometnice” i “vozila”. U zracnom prometu prometnica je izvedena kao zracni put, a vozila su izvedena kao zrakoplovi.Zrakoplovstvo je siri pojam od zracnog prometa jer ukljucuje;

- proizvodnju zrakoplova- proizvodnju zrakoplovne opreme- izgradnju zrakolovne infrastrukture

Mozemo formalno predstaviti sustav zracnog prometa;SZP SP

SZP = ( ZP, AP, ATM, ZPP, ZPT)ZP – zrakoplovAP – aerodromi i zracni putoviATM – upravljanje zracnim prometomZPP – procesi zracnog putnickog prometaZPT – procesi zracnog teretnog prometaZa sustavsku analizu strukturnih komponenti mozemo primjeniti poopceni model strukture sustava zracnog prometa izveden iz opceg modela strukture prometnog sustava.K1 – mreza aerodromaK2 – zrakoploviK3 – transportni entitetiK4 – adaptacij atransportnog entiteta za prijevoz zrakoplova

68

Page 69: Sustavsko inzenjerstvo

K5 – adaptacija zrakoplovnog vozila za razcnu plovidbu

Mrezu cine aerodromi i zracni putovi koji nisu fizicki izgradjeni nego su propisani sustavom kontrole zracne plovidbe. Aerodrom ima svoju zracnu stranu. Zrakoplovi su prometni entiteti koji su tehnicki nacinjeni da se mogu samostalno kretati zrakom prevozeci putnike i robu. Transportni entiteti su putnici, roba ili postanske posiljke.

9.2. Sustavski razvoj mreze ?????????/9.2.1. Pojam mreze u zracnom prometu ???????9.2.2. Funkcionalni i fizicki dizajn aerodroma ???????

9.3. Sustavski zahtijevi i izbor zrakoplova

Kod specifikacije sustavskih zahtijeva za zrakoplove i izbora zrakoplova treba poci od postojecih klasifikacija i tehnicko – tehnoloskih rjesenja zrakoplova koji su dostupni za trzistu. Namjena zrakoplova i velicina potraznje suzavaju prostor izbora, gdje treba uporedjivati;

odnos korisnog tereta i dometa ukupnu potrosnju goriva za referentnu relaciju potrosnju goriva poputnickom sjedalu cimbenik minimalnog punjenja za pokrivanje troskova razinu buke u polijetanju, prijelazu, itd.

Prema opcem modelu sustavskog inzenjerstva treba definirati sustavske zahtijeve vodeci racuna o prostoru mogucih tehnicko – tehnoloskih rjesenja i odnosu performanse – troskovi (sl)

K1

K2

K3

K4

K5

Sl. Popceni model strukture osnovnih komponenti sustava ZP

69

Page 70: Sustavsko inzenjerstvo

Polazno svojstvo bilo kojeg zarkoplova je da se moze podignuti u zrak, letjeti i sigurno sletjeti. Avion je zrakoplov tezi od zraka s fiksnim krilima. Uzgon u letu dobiva zbog aerodinamickih reakcija na krilima.

Helikopter je letjelica s rotacijskim krilima. Ima mogucnost vertikalnog uzlijetanja i slijetanja. Cijena i operativni troskovi helikoptera su toliko veliki da se on koristi za prijevoz putnika samo kada nema drugih nacina.Zracni brod nema motor nego koristi staticku uzgonsku silu buduci da su laksi od zraka.Osnovne fizicke izvedbe zrakoplova vazne su za upravljivost zrakoplova kao i za dizajniranje i projektiranje aerodroma. Fizicke znacajke zrakoplova su:

- ukupna tezina- raspon krila- duljina trupa- povrsina trupa u m2,- visina- aerodinamicki oblik.

Prostor mogucih rijesenja

Tehnicko – tehnoloska rijesenjaSpecificirani sustavski

zahtijevi

Sl. Sustavski pristup izboru zrakoplova

Zrakoplov

Avion Helikopter Zracni brod Ostali zrakoplovi

putnickiteretnikombinirani

Sl. Polazna podijela zrakoplova

70

Page 71: Sustavsko inzenjerstvo

Zrakoplovne komponente i proizvodjaci zrakoplova intenzivno rade na razvoju “mega zrakoplova”, koji bi imali kapacitet do 1000 putnika, duzinu do 199 m, raspon krila do 95m.

9.4. Tehnologija zracnog prometa9.4.1. Polazni model za tehnologiju zracnog prometa

Tehnologija zracnog prometa je posebna granska tehnologija koja proucava nacine i postupke prijevoza putnika i tereta zrakoplova zajedno s kontrolom zracnog prometa. Procesi u zracnom prometu su brojni i raznovrsni, a mozemo ih klasificirati po vise kriterija;

- vrsti “supstrata”- vrsti koristenog “vozila” – zrakoplova- udaljenosti

Za sustavski uvid u tehnologiju zracnog prometa mozemo koristiti polaznu podijelu prema “supstratu”. U skladu s time data je polazna dekompozicija tehnologije zracnog prometa. Temeljna nacela prema kojima treba sustavski dizajnirati tehnologiju zracnog prometa sazeta su i patljivo iskazana;

- sugurno- efikasno- tocno- brzo- korisno- savjesno- ekonomicno

Procesi u zracnom prometu odvijaju se uporabom odgovarajucih resursa ili kapaciteta, koji omogucuju obavljanje osnovne input – output funkcije.

Funkcionalni proces

vodjenje

-zrakoplovi-putnici ili roba

inputi

- obavljeni prijevoz

kapacitet

Sl. Elementi dijagram procesa TZP

output

71

Page 72: Sustavsko inzenjerstvo

9.4.2. Sustavski opis tehnologije prijevoza putnika u zracnom prometu??????9.4.3. Sustavski opis tehnologije prijevoza tereta u zracnom prometu???????

10. SUSTAV I PROCESI TELEKOMUNIKACIJSKOG PROMETA

10.1. Sustavsko definiranje telekomunikacijskog prometa10.1.1. Pojam i znacajke telekomunikacijskog prometa

TK promet predstavlja prijenos razlicitih oblika informacija putem telekomunikacijske mreze prema utvrdjenim protokolima i pravilima odvijanja prometa. Mreza je najvecim dijelom automatizirana. Polazeci od opcih sustavskih nacela identifikacije i razgranicenja sustava mozemo uociti da je sustav telekomunikacijskog prometa (STP) podsustav ukupnog prometnog sustava(SP) i nadsustav za telekomunikacijsku mrezu(MTK). STP cine i drugi podsustavi vezani za eksploataciju mreza i pruzanje usluga korisnicima.

sl.Pristup definiranju sustava telekomunikacijskog prometa

Sistem TK prometa STP

Javna TK mreza MTK STP

SP

72

Page 73: Sustavsko inzenjerstvo

STKP SP

STKP=(JM, KT, TKU, TTP)gdje je;JM – javna telekomunikacijska mrezaKT – korisnicki terminalTKU – telekomunikacijske uslugeTTP – tehnoloski procesi telekomunikacijskog prometa

STP fizicki je vrlo distribuiran tako tako da se bezicnom zemaljskom i satelitskom mrezom pokriva koja pokriva gotovo svu povrsinu zemlje. Isprepletenost javne telekomunikacijske mreze s privatnim mrezama sve je veca u uvijetima rastuceg koristenja tzv. Virtualnih privatnih mreza. Ulazni zahtijevi korisnika stvaraju tokove informacija koji se slijevaju do cvorova i brzim linkovima transportiraju do odredisnog cvora i korisnika na drugoj strani.

sl.Tokovi informacija TK mreze

Za pocetni uvid u svu kompleksnost teleprometnog sustava moze posluziti integralni pogled na razlicite vrste telekomunikacijskih mreza i usluga prema sl;

Javna telekomunikacijska mreza (zicna ili bezicna)

T

T

T

T

73

Page 74: Sustavsko inzenjerstvo

Nova telekomunikacijska paradigma nalaze da se mrezne funkcionalnosti razvijaju i grade tako da zadovoljavaju potrebe i zahtijeve korisnika. Stara paradigma stavljala je u prvi plan gradnju mreze, a tek onda usluge i zadovoljavanje zahtijeva korisnika.

10.1.2. Primjena poopcenog modela strkture

Poopceni model strukture prometnog sustava mozemo primjeniti i za telekomunikacijski promet.U formalnom zapisu struktura osnovnih komponenti sustava telekomunikacijskog prometa predstavljena je izrazom;SSTKP (K1, K2, K3, K4, K5, R)gdje je; sturktura sustava telekomunikacijskog prometa

sl. Strukture osnovnih komponenti sustava telekomunikacijskog prometa

Integralne usluge

“messaging” Pretrazivanje informacija

Distribucija informacija

Govor Text i fax Data Video multimedija

PSTN IPPSPDN GSM

ISDN B - ISDNSCPDN UMTS

Sl. Integralni pogled na kompleks telekomunikacijskih usluga i mreza

K1

K2

K3

K5

K4

74

Page 75: Sustavsko inzenjerstvo

K1 – telekomunikacijska mrezaK2 – telekomunikacijski kanal ili paketK3 – razni oblici informacijaK4 – adaptacija informacija K5 – adaptacija paketa ili kanala na telekomunikacijsku mrezuR – strukturne relacije

Telekomunikacijsku mrezu u osnovi cine pristupni i glavni transmisijski linkovi te cvorista koja obavljaju komunikacijske i druge funkcije.Prometni entiteti koji prenosi informaciju u telekomunikacijskom sustavu je realiziran kao paket odredjene velicine ili kanal odredjene propusnosti. Paket predstavlja blok informacija odredjene duzine koji je opremljen da moze samostalno putovati mrezom od – cvora – do – cvora prema odredistu. Kanal je konekcijski put odredjene pojedine sirine koji se uspostavlja od – kraja – do – kraja za vrijeme trajanja razgovora.

10.1.3. Sistematizacija telekomunikacijskih usluga????????

10. 2. Sustavski razvoj telekomunikacijske mreze

Definiranje , razvoj i akvizicija sustava u osnovi treba slijediti modele zivotnog ciklusa (sl);

Istrazivanje potreba

Definiranje sustava

Razvoj sustava

Akvizicija sustava

Eksploatacija sustav

75

Page 76: Sustavsko inzenjerstvo

Definiranje sustava odnosi se na proizvod/ uslugu tehnologiju ili mrezu, koja se treba razvijati temeljem dobro specificiranih sustavskih zahtijeva. Danas je u eksploataciji veci broj telekomunikacijskih mreza;

PSTN – javna komutirana telefonska mreza ISDN – digitalna mreza integriranih usluga PSPDN – javna podatkovna mreza GSM – mobilna zemaljska telekomunikacijska mreza Internet – pokrivajuca mreza koja radi prema TCP/ IP skupini protokola Kabelske TV mreze Posebne povratne mreze policije, vojske itd.

Za sustavski razvoj telekomunikacijske mreze nuzno je da mrezni operatori sustavski razradjuju tehnicko – tehnoloske i marketinske planove, projekte i programe. Najvazniji planovi mreznog operatora su;

1. plan usluga2. plan tehnologije3. plan razvoja kapaciteta mreze4. temeljne tehnicke planove

10.2.1. Prometno dizajniranje telekomunikacijskih kapaciteta

Prometno dizajniranje temelji se na istrazenoj potraznji na osnovu cega se mogu odrediti vrste informacija i pripadajuce velicine tokova koje se slijevaju u mrezu. Kod klasicnih monoservisnih mreza promatra se samo jedan oblik informacija dok se kod multiservisnih digitalnih mreza promatraju tazliciti oblici.U mrezi s komutacijom kanala svaki poziv zauzima kapacitet jednog kanala tako da je potrebno imati na raspolaganju toliki broj kanala da istovremeno koristenje od veceg broja korisnika NE stvara neprihvatljive gubitke. Poziv od krajnjeg korisnika slijevaju se u pristupnom cvoru te vodovima vode preko jednog ili vise tranzitnih cvorova do odredisnog cvora i krajnjeg korisnika na drugoj strani.

76

Page 77: Sustavsko inzenjerstvo

Velicina prometa koju generira skupina korisnika na podrucju centrale A ovisi o; broju pretplatnika Nptp

prosjecnom broju poziva po pretplatniku nc

prosjecnom trajanju razgovora (Ts ),

gdje se velicina ponudjenog prometa A moze se predstaviti;

a velicina mjerodavnog satnog prometa;

Kod paketne mreze informacije se “slazu” u paketu odredjene velicine koji su opremljeni adresom i drugim elementima da mogu uspjesno putovati do odredisnog terminala. Vrijeme putovanja ima dvije osnovne komponente;tp = t0 + tw (t0 – cisto vrijeme prijenosa; tw – vrijeme cekanja na slobodni kapacitet).

10.2.2. Sustavski zahtijevi u izboru mreznih komponenti ?????????10.3. Tehnologija telekomunikacijskog prometa10.3.1. Polazni model za tehnologiju telekomunikacijskog prometa

Tehnologija telekomunikacijskog prometa (TTP) je posebna granska tehnologija prometa koja proucava nacine i procese prijenosa i razmijene razlicitih oblika

X

TC

X X

T1

Tj PC”A”

Tk

Tn

Spojni vodovi

PC “B”

PC – pristupna centralaTC – tranzitna centrala

Sl. Ostvarivanje veze komutiranim kanalom

77

Page 78: Sustavsko inzenjerstvo

informacija putem telekomunikacijske mreze. Procesi koji se obavljaju u telekomunikacijskoj mrezi brojni su te ih je moguce klasificirirati po vise kriterija;

1. prema vrsti “supstrata” prijenosa- tehnologiju telefonskog prometa- tehnologiju podatkovnog prometa- tehnologiju telefonskog prometa- tehnologiju telegrafskog prometa- tehnologiju multimedijalnog prometa2. prema vrsti telekomunikacijskih usluga- tehnologiju nosivih usluga- tehnologiju teleusluga- tehnologiju dodatnih usluga3. prema mrezi kojom se obavlja promet- tehnologiju prometa “fiksnom” mrezom- tehnologiju prometa “mobilnom” mrezom- tehnologiju prometa Internetom

Proces prijenosa informacija promatramo kroz tri osnovne faze;

Polazni model procesa u TTP prikazan je na slici;

TTP

TTPFM TTPMM TTPIP Ostale tehnologije TTP

TTPFM – tehnologija teleprometa fiksnom mrezomTTPFM – tehnologija teleprometa mobilnom mrezomTTPFM – tehnologija teleprometa Internetom

Sl. Podijela tehnologije telekomunikacijskog prometa

Priprema prijenosa informacija

“Cisti” prijenos TK mrezom

Zavrsna faza prijenosa inf.

78

Page 79: Sustavsko inzenjerstvo

Procesi se razlikuju ovisno o tomu da li se radi o prikljucenju na mrezu, obavljanju automatskog prometa, rijesavanju reklamacija, itd. Neovisno tomu postoji korisnicki zahtijevi kao osnovni input koji se transformira u output uporabom kapaciteta uz odgovarajuce upravljanje procesomZa opisivanje automatiziranih procesa pogodno je koristiti modele konacnih automata i Petrijevu mrezu.A tehnologiju rada u pozitivnim centrima i on – line salterskim sluzbama mozemo opisivati primjenom modela repova.

10.3.2. Tehnoloski procesi Inteligentne mreze

Koncept “inteligentne mreze” IN znacajan je jer omogucuje fleksibilno uvodjenje i pruzanje usluga u javnoj telekomunikacijskoj mrezi. Koncept IN osim funkcija transporta uvodi eksloataciju semanticke dimenzije informacija i dodatnih funkcionalnosti;{FIN } = {FTR } {FD}Koncept IN moguce je uvesti u mreze razlicitih vrsta i velicina – ISDN, GSM itd. Uvodjenje IN funkcija je vrlo znacajno za brzo i ekonomicno uvodjenje novih usluga.Uvodjenje novih usluga u IN prikazan je na sl 1;SCP – cvor koji upravljava logikom usluge na razini mrezeSSSP – cvor koji obavlja funkciju komutiranja i uptavljanja logikom uslugeU razvijenoj fazi IN moze postojati jedan sredisnji SCP cvor za citavu mrezu i vise SSCP cvorova koji sadrze logiku upravljanja i pripadajuce baze podataka samo za usluge koje su relevantne za odredjeno podrucje posluzivanja. U tradicionalne IN usluge kao sto su;

- besplatni pozivi- jedinstveni pristupni broj- telefonsko glasovanje

Funkcionalni proces

vodjenje

Zahtijevi za prijenos usluga

inputi

obavljena usluga

kapacitet

Sl. Elementi dijagram procesa TTP

output

79

Page 80: Sustavsko inzenjerstvo

- placanje kreditnom karticom,moguce je uvesti i druge usluge prilagodjene korisnicima.

Kreiranje usluga

Uskladjenost sa zahtijevima NE

DA

Uvodjenje u mrezu (SCP cvor)

Porast koristenja do razine R

NE

DA

Migracija u druge cvorove (SSCP cvorove)

Sl. Slijed razvoja novih usluga u IN

80

Page 81: Sustavsko inzenjerstvo

11. SUSATV I PROCESI POSTANSKOG PROMETA

11.1. Sustavsko definiranje postanskog prometa

Postanski sustav poceo je funkcionirati u obliku glasnicke sluzbe jos oko 2300 god.p.n.e. na podrucju Egipta, te nesto kasnije u Perziji. Sustav postanskog prometa definiramo kao podsustav ukupnog prometnog sustava temeljnom funkcijom prijama, prijenosa i urucenja adresiranih posiljaka uporabom kapaciteta postanske mreze. “Supstrat” prijenosa su postanske posiljke (pisma, paketi i postanske uputnice) koje se fizicki ili elektronicki prenose i dostavljaju na adresu primatelja. Razlikujemo;

- fizicku postu - hibridnu postu- elektronicku postu

Mozemo formalno predstaviti sustav postanskog prometa;

Posta je prostorno distribuiran sustav s najvecom razinom fizicke dostupnosti buduci da javni postanski sustav pokriva svako naselje i svaku kucu. Uz fiksne objekte i tehnicka sredstva postanske mreze , dostupnost poste osigurava posta.U sustavskoj analizi strukture sustava postanskog pormeta mozemo krenuti od poopcenog modela strukture prometnog sustava. Sustavom postanskog prometa obavlja se prijenos/prijevoz razlicitih “supstrata” uz uporabu gotovo svih prijevoznih sredstava i prometnica. Poopceni model strukture komponenti SPP (sl)

K1 – mrezni kapacitetK2 – postanski prometni entitet

K1

K2

K3

K5

K4

81

Page 82: Sustavsko inzenjerstvo

K3 – transportirani supstratK4 – adaptacija supstrata na postanski prometni entitetK5 – adaptacija postanskog prometnog entitetaR – strukturne relacijePostanski prometni entitet prevozi/prenosi adaptirani supstrat, dakle pismovnu omotnicu s pisanom porukom, paket u koji je propisano upakirati dozvoljeni sadrzaj, elektronicko pismo s odgovarajucom ovojnicom, itd. U fizickoj izvedbi postanski prometni entitet moze biti;

- postansko cestovno vozilo- postanski vlak- postanski zrakoplov- postanski kontejner ili vreca- pojedinacna postanska posiljka ili poruka koja putuje mrezom

11.2. Postanske posiljke i usluge

Postanske organizacije participiraju u vise razlicitih djelatnosti odnosno trzista:- komunikacija- transporta manjih kolicina- novca

Dakako da treba razlikovati postansku posiljku od postanske usluge prijama, prijenosa i urucenja posiljaka u domacem ili medjunarodnom prometu.

Pod postanksim uslugama podrazumjevaju se usluge prijama, prijenosa i urucenja:- pismovnih posiljaka

komunikacije

Novcarske uslugetransport

Djelatnost postanskih organizacija

Sl. Podrucja djelatnosti postanskih organizacija

82

Page 83: Sustavsko inzenjerstvo

- paketa- postanskih i brzojavnih uputnica

Usluge se u biti odnose na pismovne posiljke do odredjene mase ciji prijenos smiju obavljati samo nacionalni postanski operatori. Pored mase, za obiljezavanja podrucja rezerviranih usluga drugi nacin je cijena koja mora biti bitno veca ako prijenos pisma obavlja drugi davatelj postanskih usluga.

11.3. Sustavski razvoj postanske mreze i tehnologije

Razvoj postanske mreze treba poci od konceptualnog modela vise razine apstrakcije koji ce povezati potrebe i zahtijeve s postojecim ili novim tehnicko – tehnoloskim mogucnostima. Definiranje, razvoj i akvizicija tehnickih sredstava i objekata postanske mreze u osnovi treba slijediti modele zivotnog ciklusa;

Za svaki uspjesan razvoj postanske mreze potrebno je nacionalni postanski operator razraditi i provoditi tehnicko tehnoloske i marketisnske planove koji ukljucuju;

- planove i programe razvoja usluga- planove prijevoza- plan razvoja mreze postanskih ureda- plan razvoja informaticke podrske

11.4. Tehnologija postanskog prometa

Univerzalne postanske usluge

Rezervirane usluge Nerezervirane usluge

Sl. Rezervirane i nerezervirane postanske usluge

Istrazivanje potreba

Definiranje sustava

Razvoj sustav

Akvizicija sutstava

Sl. Definiranje, razvoj i akvizicija sustava

Eksploatacija

83

Page 84: Sustavsko inzenjerstvo

TPP je posebna granska tehnologija koja prucava nacine i postupke prijama, prijenosa i urucenja postanskih posiljaka putem postanske mreze. Procesi koji se obavljaju u javnoj postanskoj mrezi su brojni i raznovrsni. Premda je moguca podijela TPP po vise kriterija, kljucna su dva kriterija;

1. fazu ukupnog tehnoloskog procesa2. “supstrat” prijenosa ili prijevoza

Proces prijenosa posiljaka od izvorista do odredista ima pet faza kako je to prikazano na slici;

1. prijem posiljaka2. otprema zakljucaka3. prijevoz zakljucaka4. prispjece zakljucaka5. urucenje posiljaka

Prema “supstratu” prijenosa razlikujemo;- tehnologiju prijenosa pismovnih posiljaka- tehnologiju prijenosa paketskih posiljaka- tehnologiju novcarskih usluga- tehnologiju hibridne i elektronicke poste- tehnologiju telekomunikacijskih usluga

Polazni model za opisivanje procesa u TPP (sl);

Za opisivanje automatiziranih procesa u PP mozemo koristiti Petrijevu mrezu.

12. VODENI SAOBRACAJVP PS

prijemX1 Y1 X2

otpremaY2 X3

prijevozY3

prispjeceX4 Y4 X5

urucenjeY5

Sl. Slijed osnovnih faza u fizickom prijenosu posiljaka

Funkcionalni proces

vodjenje

Zahtijevi za usluga

inputi

obavljena usluga

kapacitet

Sl. Elementi dijagram procesa TPP

output

84

Page 85: Sustavsko inzenjerstvo

Podjela vodenog prometa;- prema prometnicama;

1. pomorski promet2. rijecni3. kanalski i jezerski

Tehnologija VP;TVP TSTVP dijelimo na fazne podtehnologije;

1. pripremu prijevoza2. provedba prijevoza3. zavrsavanje prijevoza

Luke; imaju posebnu ulogu; - pocetno – zavrsnu fazu prevoza- sucelja prema drugim granama- podsustav adaptacije plovila (skladistenje, pregled i odrzavanje plovila)- podsustav adaptacije “supstrata” prevoza:putnika, tereta

Luke su prirodno ili umjetno zasticen prostor i ima sljedece funkcije: pristajanje i zastita plovil, prihvat i otprema putnika, ukrscaj i iskrcaj robe, manipuliranje i dorada robe, sucelje s drugim granama prometa.Podijela luka:

1. pomorske2. rijecne3. kanalske i jezerske

prema namjeni;- trgovacke- ratne- ribarske- zaklonske

Terminal je mjesto na kraju transportnog puta koje omogucuje prijelaz i prihvat putnika, rukovanje teretom i dr.Prema prometnici i namjeni terminali mogu biti u morskim i rijeckim lukama, zracnim lukama, zeljeznickim cvoristima, cestovnim cvoristima.Funkcija vodenih puteva je da omoguci kretanje plovila kojim se prevoze putnici i/ili teret. Pomorski plovi nisu umjetno gradjeni, prolaze morima i oceanima.More se dijeli na otvoreno i obalno.Oznacavanje pomorskog puta:danju plutacama i plovcima za orijentaciju, a nocu i po magli svijetionici, obalna i lucka svijetla, zvucni signali itd.

Plovila: tehnicka sredstva / objekti prikladni za plovidbu i osposobljeni za prijevo putnika/robe. Dijele se na: brod, camac, plutajuci objekti.

85

Page 86: Sustavsko inzenjerstvo

Brod – plovilo (duzina 15 m, sirina 3m, istisnine 15 t , prijevoz 12 putnika)Camac (duzina do 15 m ), a namjena: relaksacija, ribarenje, spasavanje; pogon: vesla, jedra i motor.

13. RAZVOJ INTELIGENTNIH TRANSPORTNIH SUSTAVA

13.1. Koncept i usluge ITS – a

ITS predstavlja primjenu senzorskih, informacisko komunikaciskih i upravljackih tehnologija kojima se postize ucinkovitiji, brzi, sigurniji, komforniji prijevoz razlicitim prometnicama. Sustavni razvoj ITS – a podrazumjeva zajednicku arhitekturu i usuglasenost ITS aplikacija. Definirano je jedanaest funkcionalnih podrucja te 32 usluge;

1. putne informacije2. upravljanje prometom3. pomoc vozacu i kontrola vozila4. prijevo tereta i komercijalne operacije5. javni prijevoz6. zurne sluzbe7. elektronicka placanja8. osobna sigurnost9. informacije o vremenu i okolisu10.upravljanje odzivom na velike nesrece11.nacionalna sigurnost i zastita

U okviru tih podrucja definirani su i detaljnije razradjeni ITS servisi koji se u razlicitoj dinamici implementiraju u pojedinim zemljama;

1. pred-putne informacije2. putne informacije vozaca3. putne informacije o javnom prijevozu4. osobne informacijske usluge5. rutni vodic i navigacija6. podrska planiranju prijevoza7. vodjenje prometnih tokova8. nadzor i otklanjanje incidenata9. upravljanje potraznjom10.usaglasavanje prometne regulacije11.upravljanje odrzavanjem infrastrukture, itd.

13.2. Razvoj ITS – a

86

Page 87: Sustavsko inzenjerstvo

Definiranje i razvoj ITS – a mozemo promatrati kroz fazu analize, sinteze i evaluacije kako je to prikazano na slici;

14. TEORIJA OPCIH SUSTAVA (GST)

Teorija opcih sustava (GST) kao polaziste ima sustavna svojstva i zakonitosti koje se iskazuju kroz analogije, homologije i izomorfije.Teorija opcih sustava se razvija kao nova disciplina ciji je zadatak formulirati i izvesti opca nacela i zakonitosti ponasanja zajednicke za sve sustave (fizicke, bioloske, drustvene, organizacijske,i dr.)TOS = GST nije aksiomatska teorija iako ukljucuje matematicki izomorfizam i razlicite formalne teorije. Primjeri relativno zaokruzenih sustavskih teorija su:

Definiranje operativnog koncepta ITS - a

Funkcionalna arhitektura ITS - a

Fizicka arhitektura ITS - a

Model dinamike ITS - a

Operativna izvedba ITS -a

MoE – mjere efektivnostiMoP – mjere performansi

Sl. Definiranje i razvoj ITS - a

Teorije susteva

GST

-tvrdi sustavi-meki sustavi-viabilni sustavi-fuzzy sustavi-zivi sustavi

Metodoloski komplementarizam CST

-kibernetika I reda-kibernetika II reda

87

Page 88: Sustavsko inzenjerstvo

teorija konacnih automata teorija stohastickih automata

matematicka teorija formalnih jezika teorija sekvencijalnih strojeva teorija W.Wymorea (vajmura)

teorija M.Mesarovica teorija Fuzzy sustava idr.

Kibernetika je znanost koja proucava problematiku upravljanja i veza kod slozenih dinamickih sustava. Kibernetika koristi metode teorije sustava. Predmet proucavanja kibernetike su tehnicki, bioloski, ekonomski i drustveni sustavi. Temeljni koncepti vezani su za informacije i povratnu spregu. Kibernetika drugog reda ukljucuje promatraca u definiranju sustava.Tvrdi sustavi tj.tvrde sustavske metode podrazumjevaju dobro definirane strukture i procese, mjerljiva svojstva te mogucnost predvidjanja upravljanja ponasanjem.Meki sustavi tj.meke sustavske metode omogucuju rijesavanje slabo struktuiranih problema s konfliktnim interesima, nejasnim ciljevima.Teorija fuzzy sustava omogucuje vjerodostojnije opisivanje prometnih sustava, izrazavanjem relativne pripadnosti.Teorija viabilnih sustava odnosi se na organizacijske sustave sposobne da se sami skrbe o svom opstanku i razvoju.Teorija zivih sustava posebna je fenomenoloska teorija koja pomaze razumjevanju kompleksa i analizu pojava u zivim sustavima.Metodoloski komplementarizam tj.CST razvija se 90-tih kao reakcija na kritike “klasicne”teorije sustava (meke i tvrde).

15.PRIMJENA DETERMINISTICKOG SUSTAVA

Su sustavi kod kojih se u svakom trenutku u potpunosti moze identificirati stanje sistema. Ako primjena odredjene upravljecke akcije ili ulaza dovodi sistem u novo stanje koji se moze predvidjeti, onda je takav sistem DETERMINISTICKI.

DETERMINIRAN – odredjen, opredjeljen, ogranicen:*Determinirani sustavi kod koga postoji uvijetovanost inputa i procesa kao i posljedica dijelovanja takodje postoji uvijetovanost tehnoloskog razvoja, kao i institucionih dijelovanja u odredjenom stupnju na strukturu sustava.

88

Page 89: Sustavsko inzenjerstvo

PROMATRANO U VREMENU DOBIJA SE:t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12X A B D C A D C A C B A B BY 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1Npr.A→0 samo u 0

Analiza pracenja;

Deterministicki sustav je sustav cije je ponasanje tacno odredjeno i poznato. Ovako definisan sustav zbog svoje odredjenosti otvara veliku mogucnost predvidjanja buduceg ponasanja sto olaksava njihovo funkcionisanje, kao i upravljacke procese vezane za taj sustav. U prirodi potpuno deterministickih sustava nema, s toga mozemo govoriti o teoriskom determiniranom modelu.

16.PRIMJER STOHASTICKOG SISTEMA

Pojam stohastican je suprotan pojam od determiniran. Pojam stohastican koristimo u slucaju kad zelimo da oznacimo pojave i procese koji se ne realizuju po unaprijed utvrdjenom zakonu, vec u sebi nose karakter slucajnosti. Tj .ne zanom taznu vrijednost izraza.

Sulaz

x

Izlaz

y X1 = A Y1=0X = X2 =B Y= X3 =C Y2=1 X4=D

0 1A IIII

B IIIIC IIID II

0 1A 1B 1C 1D 1

SUlaz x

Izlaz y X1=0 Y1=A

X = X2=1 Y= Y2=B X3=2 Y3=C

89

Page 90: Sustavsko inzenjerstvo

Promatrano u vremenu dobije se:

t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15X 1 0 1 1 1 0 2 2 0 2 2 1 2 0 1 1Y B A C C B A B C A A B C C A C B

Analiza pracenja;

Stohasticki sustavi su sustavi koji s vremenom postizu stanje i ponasanja koju mozemo predvidjeti uz postojanje odredjenog rizika. Stohasticki sustavi obicno nastaju iz deterministickih sustava, tj.ako se njihove strukture primjene iz razloga koji ima odredjeni stupanj vjerovatnoce ili je uticaj koji dolazi iz okruzenja vjerovatno stohasticki. Iza granica maksimalne neodredjenosti nalazi se entropija sustava, a iza granica maksimalne odredjenosti mozemo reci da se nalazi utopija. Stohasticki sustav je stacioniran ako svaki slucajni vektor proizvoljne dubljine ima jednaku distribuciju vrerovatnosti. U realnom svijetu vrlo se cesto desava da determinirani sustav preraste u stohasticki sustav. Kod stohastickog sustava vrlo je tesko predvidjeti kakva moze biti posljedica, odnosno kakav moze biti rezultat ljihovog dijelovanja.

A B C0 4/5 1/51 3/7 4/72 1/4 1/4 1/2

A B C0 IIII I1 III IIII2 I I II

90