OSNOVE PROMETNOG INŽENJERSTVA - weboteka.net prometnog inženjerstva/OPI... · fazi, rokove...

prof. dr. sc. Ljupko Šimunović, dipl. ing.

Fakultet prometnih znanosti, Zagreb

Zavod za gradski promet

OSNOVE PROMETNOG INŽENJERSTVA

2. PREDAVANJE 2015

SAMO ZA INTERNU UPORABU !!

SUSTAVSKO MODELIRANJE PROMETNOG FENOMENA

SADRŽAJ

Sustav, opća teorija sustava

Pojam sustava

Objašnjenje prometnog fenomena preko teorije sustava

Vrste sustava

Životni ciklus sustava

Sustavske metode i modeli sustavskog inženjerstva

Sigurnost

Pouzdanost

Raspoloživost

Održavanje

Rizik

SUSTAV, OPĆA TEORIJA SUSTAVA

Teorija sustava je način mišljenja koji svaki problem ili dio stvarnosti promatra kao sustav.

Teorija sustava bavi se izučavanjem sustava i njihovih zakonitosti, proučavanjem veza unutar sustava i veza sustava i okoline

Jedna od vrlo čestih pogrešaka kod praktične primjene Teorije sustava je u tome što se ponekad skupovi tretiraju kao sustavi i onda se očekuje da se oni ponašaju prema sustavskim zakonima

Promet je sustav, a ne skup čiji problem je dominantno vezan za interakciju komponenata

SKUP - čine jedinke (komponente, elementi, članovi) koji imaju neko zajedničko obilježje

SUSTAV - čine različite komponente (elementi) koji imaju svoju strukturu i svojufunkciju ; funkcionalna cjelina

SUSTAV, OPĆA TEORIJA SUSTAVA

Sustav je tvorevina prirodna, društvena, tehnička ilimješovita, koja u danoj okolini djeluje samostalno sodređenom svrhom

Sustav (S) možemo formalno definirati izrazom:

S = { K, R, F }, gdje su:

K – komponente (elementi),funkcionalni sastavni dijelovi sustava

R - relacije (skup odnosa i veza u sustavu, struktura)

F - funkcija ( svrha postojanja i uloga sustava)

SUSTAV, OPĆA TEORIJA SUSTAVA

Podsustav (PS) je skupina komponenti (elemenata)sustava koji imaju zajedničku strukturu i zajedničku funkciju koja utječe ili je dio funkcije sustava

Svaki element (komponenta) sustava može postati podsustav ako se rasčlani na elemente nižeg ranga.

Ako je sve sustav i podsustav tada je problem na kojoj razini uzeti pojavu kao zaokruženu relevantnu cjelinu promatranja – istraživanja

Nespretnim raščlanjivanjem sustava može se i relativno jednostavan problem učiniti nerješivim.

SUSTAV, GRANICE SUSTAVA, OKOLINA, OKOLICA

ulaz usustav

izlaz izsustava

Transformacija

BLOK DIJAGRAM PRIKAZA SUSTAVA

M – materijaE – energijaI – informacije

SUSTAV, GRANICE SUSTAVA, OKOLINA, OKOLICA

Okolina- je sve ono što se nalazi izvan sustava

Okolica (O)- ili aktivna okolina, je onaj dio okoline koji na sustav značajno utječe i na koji sustav značajno utječe sa određenog stajališta. Okolicu sustava može činiti više potpuno različitih sustava ili samo jedan

PROMET KAO SUSTAV

Promet je sustav ili proces čija je svrha obavljanje prijevoza ili prijenosa transportnih entiteta (ljudi, roba, informacija) u odgovarajućim prometnim entitetima zauzimanjem dijela kapaciteta prometnice/kanala prema utvrđenim pravilima i protokolima (I. Bošnjak)

Promet je sustav: Complex, Large, Integrated, Open System (CLIOS) Ako je tako onda se na prometne procese mogu primijeniti metode teorije sustava

PROMETNI SUSTAV

Prometni entiteti (vozila): osobna, autobusi, kamioni, zrakoplovi, brodovi, lokomotive i vagoni..

Transportni entiteti: putnici, vozači, roba, informacije....

Infrastruktura: Ceste: izvan gradske (autoceste, državne, županijske, lokalne,..), gradske (pristupne, sabirne, kolektori, brze ceste..), željezničke pruge, luke, parkirališta, točke transfera...

Karakteristike sudionika u prometu. Mlad, pripit, sa iskustvom, ne posjeduje dozvolu...

Okruženje: kiša, snijeg, magla, sunčano, noć, dan..

Kontrola prometa: signalizacija, AUP, naplata...

PROMET KAO SUSTAV

Sustav: promet

Podsustavi: infrastruktura, prometni entiteti, transportni entiteti...

Sustav: infrastruktura

Podsustavi: ceste, kolosijeci, plovni putovi

Sustavi: ceste

Podsustavi: autoceste, državne, regionalne, lokalne

PROMETNA MREŽA KAO SUSTAV

Prometni problemi su složeni i kompleksni te je za njihovo rješavanje nužan sustavski pristup

Sustavski pristup predstavlja posebnu istraživačku koncepciju i način istraživanja pri čemu se izgrađuju apstraktni sustavi kojima se opisuju i rješavaju problemi u "realnim" sustavima koristeći poopćena sustavska znanja, metode i pomagala.

SUSTAVSKI PRISTUP

JEDNOSTAVNI SUSTAV

SLOŽENIJI SUSTAVA (FUNKCIONIRANJE)

METODE CRNE, SIVE I BIJELE KUTIJE

Koriste se za analizu ponašanja sustava

SUSTAVSKI PRISTUP

Specifikacija

sustava

Input-output

pristup

Ciljno-orijentirani

pristup

Osnovni pristupi specifikaciji sustava

SUSTAV

• Tri komponente sustava (ulaz, proces i izlaz)• Unutar sustava se događaju transformacije preoblikovanja• Proces, transformacija T (processing, obrada) predstavlja procese transformacije koji konvertiraju ulaz “U” u izlaz “I” I = U ×T

BLOK DIJAGRAM

PRISTUPI SPECIFIKACIJI SUSTAVA

INPUT OUTPUT PRISTUP

Minimalno vrijeme zadržavanja na mreži, raskrižju..

Maksimalni protok vozila, informacija...

CILJNO ORIJENTIRANI PRISTUP

Ciljno orijentirani pristup – definiraju se ciljevi i funkcije performanci

kojom se opisuju razlike ciljnih (p) i aktualnih (pa) performanci d(p, pa)

Stupanj zadovoljenja ciljne funkcije može se izraziti u postocima, npr.

perf (p, pa) = 0.91%

PRISTUPI SPECIFIKACIJI SUSTAVA

INPUT OUTPUT PRISTUP

Promet je dinamički proces pa je nužno razumijevanje vremenske dinamike sustava • funkcije odziva (response function)• funkcije stanja i prijelaza (state transition function)

CILJNO ORIJENTIRANI PRISTUP

SVOJSTVA SUSTAVSKOG PRISTUPA

Sustavni pristup je pretpostavka za rješavanje složenih inženjerskih problema

Svojstva:

holistički pristup - pojave se promatraju kao sustav, odnosno cjelina koja se ne može rastaviti na elemente, a da se pri tome ne izgube njena osnovna svojstva,

teleološko načelo - tijekom cijelog postupka istraživanja uvijek se polazi od postavljenog cilja,

SVOJSTVA SUSTAVSKOG PRISTUPA

heuristika - pristup se temelji se na znanju i iskustvu istraživača, posebice iskustvu na rješavanju sličnih problema,

ekvifinalitetna svojstva - postavljeni cilj se može

ostvariti na više različitih načina. Što bolje razumijemo promatrani sustav to je krajnji rezultat tog promatranja bolji,

fazna, iterativna svojstva

VRSTE SUSTAVA

Prema prirodi komponenata

•apstraktne•realne

Prema vezama s okolinom:

•otvoreni•zatvoreni

Prema načinu ponašanja:

•statički•dinamički

DIMENZIJE SUSTAVA

DIMENZIJE SUSTAVA

Friday, 27 March 2015

VRSTE SUSTAVA

S obzirom na mogućnost predviđanja njihovog budućeg ponašanja:• deterministički /određeni/ i• stohastički /slučajni, neodređeni/ • potpuno nedeterminirani sustav nered ili KAOS.

Prema stupnju složenosti, tj. prema broju komponenti (elemenata) i njihovihveza: • jednostavni• složeni.• kompleksni/vrlo složeni

Prometni sustav je realan, otvoreni, dinamički, stohastički, složen/kompleksan

Pod pojmom “kompleksno” podrazumijeva se nešto vrlo složeno što nije moguće do kraja opisati.

ŽIVOTNI CIKLUS SUSTAVA

Životni ciklus/vijek sustava (engl. system life cycle) jevrijeme od početka ulaganja materijalnih sredstava sciljem realizacije sustava pa do konačnog izdvajanjasustava iz procesa eksploatacije (dekomisije).

Životni ciklus sastoji se od faza, od početka života pa donjegovog završetka.

Životni ciklus određuje poslove koje treba obaviti u pojedinojfazi, rokove dovršetka poslova pojedinih faza te načinnjihova pregleda i prihvaćanja, sudionike po pojedinimfazama, te način kontroliranja i odobravanja svake faze

Eksploatacijski ciklus/vijek sustava je vrijeme odpuštanja sustava u rad (komisija) do njegovogisključivanja iz eksploatacije (dekomisija).

U tom periodu moraju se vratiti sva sredstva uložena usustav (utrošena u životnom vijeku sustava).

ŽIVOTNI CIKLUS I VIJEK EKSPLOATACIJE SUSTAVA

trenutak definiranja potrebe za sustavom

trenutak puštanja u operativni rad

trenutak dovršetka razgradnje

ŽIVOTNI CIKLUS SUSTAVA

EKSPLOATACIJSKI VIJEK TRAJANJA SUSTAVA

Svaki sustav nastaje, razvija se i nestaje

ŽIVOTNI CIKLUS SUSTAVA

ŽIVOTNI CIKLUS SUSTAVA

Friday, 27 March 2015

Problemi prometnog inženjerstva ne mogu se rješavati bez

metoda sustavskog inženjerstva

Sustavsko inženjerstvo (system engeenering) je primjena

znanja i vještina u kreiranju sustava kroz fazni ciklus koji

uključuje identifikacije potreba korisnika (viziju i plan), dizajn,

razvoj, izgradnju, uporabu i održavanje sustava te završava

povlačenjem i razgradnjom

Definiranje

Razvoj

Postavljanje Definiranje

Razvoj

Postavljanje Definiranje

Razvoj

Postavljanje

Planiranje i marketing

Razvoj, projektiranje i

građenje sustava

Uporaba i održavanje

vizija

razgradnja

ukupni životni ciklus tehničkog sustava

Faze ukupnoga životnog ciklusa tehničkog sustava (klasični vodopadni model)

ŽIVOTNI CIKLUSI TEHNIČKOG SUSTAVA

ŽIVOTNI CIKLUSI TEHNIČKOG SUSTAVA

Težište, u kreiranju sustava su primarne faze (3D koncept) :

Definiranje (Definition) razgraničava se sustav od okoline,identificiraju potrebe i zahtjevi korisnika

Razvoj rješenja/sustava (Development) razradaarhitekture sustava, specifikacija podsustava i komponenti, tenjihov dizajn

Postavljanje rješenja (Deployment) puštanje sustava urad, tehnička kontrola, obuka osoblja

Nakon završetka eksploatacijskog vijeka slijedi razrgadnjasustava

Uspješnost sustavskog inženjerstva:

TE

SESE

E

E

ESE

– učinci sustavskog inženjerskog pristupa

ETE

– učinci tradicionalnog pristupa

PAUZA

(Epistemiologija - znanost o znanosti)Znanje je dio hijerarhije

Kategorije sustava razlikuju se prema epistemiološkim karakteristikama tako da sustav više razine sadrži sve raspoložive informacije sustava niže razine te neke dodatne informacije

Metasustav

Strukturni

sustav

Generativni

sustav

Podatkovni

sustav

Izvorni

sustavEmpirijski podataci, elementi

predstavljeni skupom

Npr. Stanovništvo

Izvorni dopunjen podacima npr.

ekološki sustav rijeke, temperatura,

sastav H2O, moguć interes

Podatak sa značenjem, element od

interesa

,

Sastavljeni od strukturnih

elemenata koji se prikazuju

blok dijagramom, skicama

Skup specijaliziranih informacija

Sustav sustavskih znanosti, znanje

o znanju, opisuje relacije između

relacija

Sustav na epistemološkoj razini 0

Sustav na epistemološkoj razini 1

Sustav na epistemološkoj razini 2

Sustav na epistemološkoj razini 3

Sustav na epistemološkoj razini 4,5..

EPISTEMOLOŠKA HIJERARHIJA OPĆIH SUSTAVA PREMA G. KLIR-U

SUSTAVSKE METODOLOGIJA

Sustavska metodologija (Systems Methodology) kolekcijaje metoda, modela i pomagala kojima se istražuju i rješavajurazličiti sustavski problemi u širokom rasponu od “tvrdih”precizno definiranih do “mekih” i slabo definiranih

Sustavske metode temelje se na nekim općim zakonitostima,tj. moraju vrijediti za širu klasu problema, a ne samo za nekispecifični slučaj. Imaju svoju primjenu u raznim strukama(znanost)

Jedan od glavnih zadaća Teorije sustava je pronalaženjesustavskih metoda pomoću kojih će se i najsloženiji problemimoći pojednostaviti i učiniti dostupnim organiziranomistraživanju i rješavanju.

POVJESNI RAZVITAK ZNANSTVENIH METODA

Znanstvene metode mogu se podijeliti u tri osnovne grupe:

a) OPSERVACIJSKO DESKRIPTIVNE METODE

Stajalište je znanstvenika toga doba da će nakon dovoljno dugog i dovoljno pažljivog promatranja, te pomnog opisivanja i bilježenja zamijećenih pojavnosti, izučavani fenomen biti objašnjen, odnosno problem riješen.

Ovakav pristup daje dobre rezultate kad se izučavaju pojave koje spadaju u klasu determinističkih fenomena. (izmjena dana i noći, pad tijela pod utjecajem sile teže)

POVJESNI RAZVITAK ZNANSTVENIH METODA

b) ANALITIČKE METODE

Analitički se pristup bavi stohastičkimiliprobabilističkim fenomenima koji su u stvarnomsvijetu daleko češći od determinističkih (ishod bacanjaigraće kocke)

Analitički pristup počiva na primjeni logičke metodeindukcije

Provodi se raščlanjivanjem (analizom) izučavanogfenomena (problema) na sastavne (fizičke ili logičke)dijelove i razmatranjem uzročno-posljedičnih(kauzalnih) odnosa donosi se rjršenje problema

POVJESNI RAZVITAK ZNANSTVENIH METODA

c) SUSTAVSKE METODE

Sustavski pristup se bavi fenomenima s obilježjima sinergije

U osnovi sustavskog pristupa je da se skupina pojava pokušava shvatiti što cjelovitije, zajedno sa njihovom okolicom.

Koristi se deduktivnim metodama

Modeli se rješavaju po sustavskim razinama, a zatim se postepeno, primjenom saznanja i metoda teorije sustava, približavamo cilju-rješenju

KLASIČNI vs. SUSTAVSKI PRISTUP

Priča o slijepcima i slonu...

Analitički vs. sustavski pristup

Prometni problemi su složeni i kompleksni te je za njihovorješavanje nužan sustavski pristup

Promet je dinamičan sustav i proces pa je nužnorazumijevanje vremenskog sustava

Problemi prometnog inženjerstva ne mogu se rješavati bezsustavskog inženjerstva

Sustavsko inženjerstvo (system engeenering) jeprimjena znanja i vještina u kreiranju sustava kroz fazniciklus koji uključuje identifikacije potreba korisnika (viziju iplan), dizajn, razvoj, izgradnju, uporabu i održavanjesustava te završava povlačenjem i razgradnjom sustava

SUSTAVSKI PRISTUP U MODELIRANJUPROMETNOG FENOMENA

PRIMJENA SUSTAVSKIH METODA U RAZRJEŠAVANJU KOMPLEKSNOSTI

Klasično matematičko modeliranje je uspješno ukoliko je “sve” o sustavu precizno određeno i poznato

Za analizu procesa unutar prometnog toka koristi se vjerojatnost i statistika

Vjerojatnost je deduktivna Statistika je induktivna

(teorija slučajnih događaja) (istražuje masovne pojave)

Na temelju informacija u kutiji Na temelju informacija u ruci zaključujemo što je u ruci. Zaključujemo što je u kutiji

Pokus: dolazak vozila na naplatne kućice Događaj: dolazak više od 4 vozila u

15 minuta

PRIMJENA SUSTAVSKIH METODA U RAZRJEŠAVANJU KOMPLEKSNOSTI

suprotna vjerojatnost

nemoguć

događaj

siguran

događaj

0 1

P(A) ... vjerojatnost nastupanja dogaaja A

... "non A”dogaaj koji označva ne nastupanje

događja A)A

A

A

Vjerojatnost da se u nizu od m A pojavi BAREM jedan puta dana je sa:

SKALA VJEROJATNOSTI

PRIMJENA SUSTAVSKIH METODA U RAZRJEŠAVANJU KOMPLEKSNOSTI

vjerojatnost dogaaja D

m(D).... broj povoljnih ishoda (dogaaja koji realiziraju dogaaj D)

n.......... broj svih ishoda (kardinalni broj prostora elementarnih dogaaja)

Aritmetička (geometrijska, harmonijska) sredina

Aritmetička sredina nema smisla, tj. nije dobar reprezentant podataka ako je razdioba asimetrična, broj podataka mali, a varijabilnost velika

Mjere raspršenja ( varijabilnosti ) – varijanca, standardna devijacija

Momenti razdiobe

PRIMJENA SUSTAVSKIH METODA U RAZRJEŠAVANJU KOMPLEKSNOSTI

Slučajna varijabla pravilo po kojem se pojedinim slučajnim događajima dodjeljuju brojevi (atributi) tako da je uz svaki od njih pridružena određena vjerojatnostNpr. varijabla brzine vozila na autocesti mogu poprimiti vrijednosti .....50 km/h, 60 km/h, ...120 km/h,..Zovemo ju slučajnom ako je svakoj od vrijednosti pridružena određena vjerojatnost (npr. Vjerojatnost brzine od 50 km/h je 0,1, 90 km/h je 0,4, 100km/h je 0,6..)

PRIMJENA SUSTAVSKIH METODA U RAZRJEŠAVANJU KOMPLEKSNOSTI

Kompleksnost se rješava metodama bliskim čovjeku –INŽINJERSKI PRISTUP (izradom kvalitativnih modela, a ne kvantitativnih)

Kvalitativnim modeliranjem u odnosu na matematičko smanjujemo preciznost, ali zato povećavamo primjenjivost modela;

Umjetna inteligencija i ekspertni sustavi neizrazita - fuzzy logika, expertni sustavi, neuronske mreže, inteligentni agenti (softverski, pokretni)..

Friday, 27 March 2015

Metode agregacije (združivanja):

Pogodne u slučajevima strukturne ili organizacijske kompleksnostiElemente sustava združujemo u podsustave (na temelju sličnog ponašanja ili prostornog rasporeda)

Metoda apstrakcije (poopćavanja):

Pogodne u slučajevima nedovoljne određenostisustavaSmanjujemo rezoluciju – upotreba intervala umjesto pojedinačnih vrijednosti

PRIMJENA SUSTAVSKIH METODA U RAZRJEŠAVANJU KOMPLEKSNOSTI

SUSTAVSKE METODE

Algoritmičke metode su dobro definirani i razrađenipostupci koji daje veliku vjerojatnost postizavanja cilja -rješenja problema, uz uvjet da ga se u cijelosti striktno pridržavamo

Heurističke metode su dobro promišljeni postupcizasnovani na logici, tj. na zdravom razumu i dobro postavljenom cilju .

Primjer: ALGORITAM ZA PRELAZAK ULICE NA

PRIJELAZIMA BEZ SEMAFORA

Primjer: ALGORITAM ZA PRIJELAZAK ULICE SA

SEMAFOROM

MODELI SUSTAVSKOG INŽENJERSTVA

Vodopadni (waterfall) model

slijedno napredovanje iz faze u fazu

Modificirani vodopadni model

Uvode se povratne veze i

mogućnost promjene rezultata

prethodnih faza

MODELI SUSTAVSKOG INŽENJERSTVA

V-model

nakon svake faze provodi se testiranje i ispravljaju greške

Tehnike planiranja u sustavskom inženjerstvu

Linijski planovi:

Ganttogram

Prostorni

Ortogonalni plan

Ciklogram

Mrežni planovi:

Determinirani (CPM)

Stohastički (PERT)

GANTTOV GRAFIKON ILI GANTOGRAM

Metoda grafičkog prikazivanja informacija koje se koristi za utvrđivanje rasporeda aktivnosti

MREŽNI PLAN

Razvojem modeliranja uvidjelo se da model ne mora imati svasvojstva originala, ali mora imati sličnost s nekim svojstvimasustava i njegove okolice iz čega se razvila posebna matematičkadisciplina Teorija sličnosti.

Teorija (sličnosti) sustava bavi se proučavanjem zajedničkihsvojstava različitih sustava.

Metodologija i pristupi kojima se teorija sustava služi mogu seprimijeniti i na druge sustave jer postoji izrazit stupanj sličnostimeđu istraživanjima u različitim znanstvenim područjima

Teorija sličnosti predstavlja skup matematičkih metoda ipostupaka pomoću kojih se mogu odrediti parametri (dimenzije,oblik i sl.) modela i pomoću kojih se rezultati eksperimentiranja namodelu mogu pretvoriti u pouzdane veličine originala.

TEORIJA SLIČNOSTI

Razine sličnosti

Prema količini informacija koje možemo dobiti o originalu od modela

razlikujemo 3 razine sličnosti:

- razina izomorfije,

- razina homomorfije,

- razina analogije

Razine sličnosti

Friday, 27 March 2015

Razinu izomorfije imaju sustavi koji imaju iste ulazne i izlazneveličine i iste formalne karakteristike procesa tj. isto ponašanje, aline moraju imati istu fizičku prirodu elemenata i procesa (npr. živin idigitalni termometar ulaz temperatura tijela, izlaz stupanj topline -jednako reagiraju na vanjska djelovanja, procesi slijede istuzakonitost ). Opća teorija sustava zanima za izomorfizam procesa usustavima, a ne za sustave kao specifične objekte ili pojave

Homomorfija predstavlja djelomičnu sličnost između modela ioriginala.Takva je većina modela jer daju informacije o nekim značajkamaorginala (npr. mehanički sat je homomorfni model kretanja sunca)

Razinu analogije imaju sustavi koji imaju iste formalne značajke, tj.čije se značajke mogu definirati pomoću istih matematičkih jednadžbii ako se pojave u jednom sustavu mogu opisati/preračunativarijablama drugog sustava.

Analogije prometnog sustava i hidrodinamičkog sustava

PAUZA

SIGURNOST

Norma SIA 160 (1989. god.) definira sigurnost:

"Sigurnost otpornost sustava na opasnosti bez neželjenihposljedica, ako se opasnost drži pod kontrolom pomoćuodgovarajućih zahvata ili ako se ograniči na prihvatljivo malumjeru.Apsolutna sigurnost ne može se postići.Riječ sigurnost više se odnosi na ljude nego na samukonstrukciju ili strojRiječ zaštita više je vezana za kritičnu infrastrukturu (stroj,vijadukt..)Problemi sigurnosti u prometu: smrt i ranjavanje putnika,vozača, biciklistaProblemi zaštite: čuvanje i briga o mostovima, vijaduktima,tunelimaOpasnost (hazard) sustav potencijalno neželjenimposljedicama

POUZDANOST SUSTAVA (RELIABILITY)

Pouzdanost sustava (reliability) je sposobnost da uspješnoobavlja rad (rad bez otkaza) ili zadanu funkciju (funkciju zakoju je namijenjen), pod određenim uvjetima rada(korištenje sustava na propisan način i po propisanomopterećenju) unutar određenog vremenskograzdoblja/intervala/ perioda.

Pouzdanost sustava (reliability) se matematički izračunavapomoću vjerojatnost da će određeni sustav uspješnoobavljati postavljeni zadatak unutar određenog razdoblja uzunaprijed određene radne uvjete

Ukoliko se sa Pf označi vjerojatnost otkazivanja konstrukcije,onda se pouzdanost može shvatiti kao vjerojatnost da nećedoći do otkazivanja ili kao vjerojatnost preživljavanja te semože definirati kao komplement od Pf.

Ps=1−Pf

Friday, 27 March 2015

POUZDANOST SUSTAVA (RELIABILITY)

Moguće je izgraditi sustav bilo koje veličine i složenosti, te bilo koje pouzdanosti iz elemenata bilo koje nepouzdanosti

Pouzdanost sustava kod serijskog spoja komponenti/ elemenata k1, k2, …, kn:

k2knk1

ulaz izlaz

Ps = p1 * p2 * … * pn = Π pi

n

i = 1

Pouzdanost sustava kod serijskog spoja uvijek je manja od pouzdanosti

najslabijeg elementa

Pouzdanost sustava kod paralelnog spoja:

Pouzdanost sustava u paralelnom spoju veća je od pouzdanosti

najpouzdanije komponente

POUZDANOST SUSTAVA (RELIABILITY)

Pouzdanost sustava u mješovitom spoju:

Ps = p1 * p2 [1-(1-p3)(1-p4)(1-p5)] * … * pn

POUZDANOST SUSTAVA (RELIABILITY)

RASPOLOŽIVOST SUSTAVA (AVAILABILITY)

Friday, 27 March 2015

Raspoloživost (availability) je vjerojatnost da sustav radi

korektno (ispravno) tj. da je na raspolaganju u određenim

uvjetima i u određenom vremenskom trenutku t.

Spremnost za uporabu (radna spremnost, spremnost,

raspoloživost) je svojstvo sustava da obavlja projektiranu

funkciju u potrebnom trenutku (u određenom vremenskom

trenutku)

Da bi sustavi bili radno spremni za uporabu u svakom

trenutku potrebno je održavanje sustava

ODRŽAVLJIVOST (Maintainability)

Friday, 27 March 2015

Održavanje je kompleks aktivnosti administrativnog,organizacijskog, tehničkog i tehnološkog karaktera čiji je ciljočuvanje i poboljšanje radnih karakteristika ili pak osiguranjestanja održavanog sustava za obavljanje namjenske funkcije.

Svrha ili proizvod održavanja je postizanje maksimalneraspoloživosti sustava za obavljanje tražene funkcije, pa ječesti naziv za održavanje i „capacity producer“.

Sustav održavanja može se raščlaniti na sljedeće podsustave

• planiranje • pripremu• popravak i• analizu

VRSTE ODRŽAVANJA

Prema izvoru financiranja

• tekuće održavanje • investicijsko

Tekuće održavanje (financira se iz sredstava poduzeća tijekom godine i uglavnom su to radovi manjeg opsega i složenosti s učestalim izvođenjem)

Investicijsko (odnose se na veće radove i zahvate pa se sredstva osiguravaju na duži rok preko investicija, ove radove karakterizira veći obujam i složenost, niska učestalost izvođenja radova, veliki troškovi, često i sam prekid eksploatacije)

VRSTE ODRŽAVANJA

Održavanja prema tehnološkoj namjeni

VRSTE ODRŽAVANJA

Korektivno održavanje (provodi se nakon prepoznavanjapogreške s ciljem otklanjanja posljedica neispravnosti i dovođenjasustava u ispravno stanje, ima reaktivni karakter i stohastičke jenaravi)

Preventivno održavanje (ima planski karakter, provodi se premakalendarskom vremenu koje je unaprijed određeno ili vremenu radasustava i ima proaktivni karakter, a cilj je sprječavanje nastajanjauzroka poremećaja. Vrijeme održavanja se određuje na temeljufrekvencije pojavljivanja kvarova, vjerojatnosti kvara)

Prediktivno održavanje (provodi se na temelju prognozedobivene analizom i procjenom značajnih parametara koji ukazujuna dotrajalost elementa, planirano je, ima proaktivni karakter iutemeljeno na stanju fizičkih komponenti sustava tzv. pristup:“Condition based Monitoring” uspoređivanje trendova mjerenihfizičkih parametara s poznatim ograničenjima (unaprijeddefiniranih);

UČESTALOST I POJAVNOST KVAROVA

Za svaki složeni tehnički sustav moguće je uspostaviti vezuizmeđu učestalosti kvarova (stanja u otkazu) i zakonitostpojave (pojavnost) kvarova u vremenu eksploatacije

Frekvencija pojave kvarova odnosno učestalost kvarova pojedinici vremena može se utvrditi mjerenjem vremenaizmeđu kvarova

UČESTALOST I POJAVNOST KVAROVA

Prosječno vrijeme između kvarova (MTBF - mean timebetween failure) označava srednje izmjereno vrijeme izmeđudva kvara sustava u promatranom periodu eksploatacijesustava, označava se sa m i izražava u satima i u principu jepromjenjiva veličina u različitim fazama eksploatacijskogvijeka.

UČESTALOST I POJAVNOST KVAROVA

Slika MTTF

MTTF

Srednje vrijeme do pojave kvara (MTTF - mean time tofailure) je vrijeme od trenutka kada se sustav dovede ustanje neprekidnog rada do pojave kvara.

UČESTALOST I POJAVNOST KVAROVA

MTTR (mean time to restore function) je srednje vrijeme doponovne uspostave funkcije (često se zamjenjuje pojmom srednjegvremena za koje će sistem biti popravljen i osposobljen za ponovnoobavljanje svojih usluga (mean time to repair). U praksi jepogodnije upotrebljavati pojam MDT (mean downtime) štooznačava srednje ukupno vrijeme kvara do ponovnog početkaspecificirane radnje definirane funkcijom kriterija, što znači da jeveličina MDT izračunata na temelju ukupnih vremena zastoja sustavaili TDT (total downtime).

UČESTALOST I POJAVNOST KVAROVA

Tijekom eksploatacijskog vijeka nekog sustava vjerojatnost pojave kvarova je različita što prikazuje slika

UČESTALOST I POJAVNOST KVAROVA

Broj kvarova (stanja „u otkazu“) značajno ovisi o periodueksploatacije sustava.U periodu uhodavanja pojavljuje se veliki broj slučajnihkvarova uslijed proizvodne greške.Otklanjanjem početnih kvarova njihov indeks značajno pada ipostaje konstantan.Ulaskom u period istrošenosti indeks kvarova ponovo rastezbog fizičke istrošenosti (promjena dimenzije) komponentisustava, zamora materijala, smanjene sposobnosti podnošenjaopterećenja/naprezanja, pojava trajnih deformacija, gubitkaoperativnih funkcionalnosti elemenata sustava.Mjerama preventivnog održavanja ovi kvarovi se moguznačajno umanjiti.Donositelj odluka mora koristiti navedene pokazatelje uanalizama i traženju optimuma između troškova i rizika

UČESTALOST I POJAVNOST KVAROVA

Između uloženog novca u održavanje i smanjenja rizika odpojave kvara postoji visok stupanj korelacije, što jeprikazano na slici.

OPTIMALNO ODRŽAVANJE

Svrha održavanja je postizanje maksimalne raspoloživostisustava, smanjenje troškova, podizanje kvalitetu proizvoda,očuvanje okoliša i sigurnost.Traženje optimalne točke (ekvilibrija) između uloženognovca i pojave rizika uslijed kvara je temeljni problemodržavanja, što je prikazano na slici.

RIZIK

Svaki sustav nosi određenu razinu neizvjesnosti, nesigurnosti,

odnosno određeni rizik da se pretpostavljeni događaji neće ostvariti.

Rizik u općem smislu predstavlja mogućnost da dođe do nastanka

neke štete

Rizik predstavlja mjeru za veličinu neke opasnosti

Posljedice pridružene određenim aktivnostima (štetnim za ljude,

okoliš, ekonomiju..)

Tehnički

Financijski

Socio-ekonomski

Ugovorni

Nepoznavanje budućnosti, odnosno budućih događaja, čini okosnicu rizika.

VRSTE RIZIKA

RIZIK KOŠTA

Cilj minimizirati rizik

RIZIK

Da bi se izbjegli ili ublažili negativni utjecaji odnosno izloženostnezgodi ili opasnosti sustavom treba upravljati kroz njegov životniciklus.

Risk management (engl. Risk Management) u prometu može seodnositi na donošenje odluka glede sigurnosti, regulative istrukturiranja sustava uz prihvatljiv rizik

Upravljanje rizikom (engl. Risk Management) je vrlo razvijeno uvojnim organizacijama, osiguranju, bankama, proizvodnji softvera..

RIZIK

Analize rizika (Risk analysis)-“What might happen andwhat are the consequences?”(fatalities, injuries, propertydamage, interruption of services), vjerojatnost kritičnih događanja, pouzdanost podsustava, kvantitativne analize (QRA)

Procjena rizika (Risk estimation) - obuhvat, posljedice, vjerojatnosna analiza, integracija

Vrednovanje rizika (Risk evaluation) proces prihvaćanja rizika, sigurnosni kriteriji, razina prihvatljivosti

Analiza osjetljivosti (Sensitivity analysis) kalkulacija efekata različitih inputa i utjecaj na konačni rezultat

Analiza opcija (Option analysis) mogućih alternativa za upravljanje rizikom

MATRICA RIZIKA

Very

High

High High Very High Very High

High Medium Medium High Very High

Medium Low Medium Medium High

Low Low Low Medium High

Low Medium High Very

High

Posl

jed

ice

Vjerojatnost

81

PRORAČUN RIZIKA

Za proračun vjerojatnosne i uzročne analize rizika (Probability and

causal analysis) koriste se sheme stabla događaja i grešaka

Za određivanje rizika R potrebno je poznavati:

vjerojatnost nastupanja nekog događaja E koja se označava sa

Pf (vrijednost između 1 i 0), ili frekvenciju hf nekog događaja

prosječno očekivanje nekog oštećenja D pod uvjetom da je

nastupio događaj E. To se označava sa E (D/E).

Na ovaj način su dane podloge za najjednostavniji oblik

kvantifikacije pojma rizika R prema formuli produkta:

R = Pf • E (D/E) ili R = hf • E (D/E).

PROCJENA RIZIKA

STABLO DOGAĐAJA

KVANTIFIKACIJA STABLA DOGAĐAJA (SPRINKLER SUSTAV)

PROCJENA RIZIK OD SUDARA

KVANTIFIKACIJA RIZIKA

DOBRO JE ZNATI

Definicije o sigurnosti, zaštiti.. nisu jedinstvene i egzaktne, a ponekad su i vrlo neusklađene

Stoga se preporučuje čitateljima da budu dosta fleksibilni u pogledu korištenja definicija.

Prema strogoj definiciji, sigurnost je uključena u pojam pouzdanosti, pa je nepotrebno govoriti u tom kontekstu o sigurnosti i pouzdanosti.

STRATEGIJE ZA SUZBIJANJE RIZIKA

Rizik se smanjuje

uvodenjem bolje organizacije, kontrolom kvalitete, unapređenjem i racionalizacijom poslovanja,

izborom ljudskih resursa i dopunskim obrazovanjem, zaštitom na radu, i drugim mjerama koje doprinose smanjenju troškova proizvodnje,

boljom kvalitetom proizvoda i usluga

Cilj

ukloniti uzrok

smanjiti veličinu utjecaja rizika/ublažiti posljedicu

smanjiti trajanje izloženosti riziku

Evakuacija

Predviđanje• br. ljudi za evakuaciju

• br. raspoloživih vozila

PROMET U IZVANREDNIM OKOLNOSTIMA

PROMET U IZVANREDNIM OKOLNOSTIMA

PROMET U IZVANREDNIM OKOLNOSTIMA

PROMET U IZVANREDNIM OKOLNOSTIMA

PROMET U IZVANREDNIM OKOLNOSTIMA

PROMET U IZVANREDNIM OKOLNOSTIMA

PROMET U IZVANREDNIM OKOLNOSTIMA

SVJETLO NA KRAJU TUNELA