Wykład 2. Metoda systemowa. Procesy i ich znaczenie w systemach. Charakterystyka, modelowanie i identyfikacja procesów.

Transkrypt

1 Wkład. Metoda ssteowa. Proces i ich zaczeie w ssteach. Charakterstka, odelowaie i idetfikacja procesów.

2 Aaliza ssteowa zbiór etod i techik wspoagającch aalizę, projektowaie, zarządzaie i sterowaie w złożoch stacjach o Ssteatcz sposób aaliz złożoch probleów w cel osiągięcia określoego cel o Opracowaie propozcji różch rozwiązań z względieie złożoego cel oraz wiel krteriów oce rozwiązaia o Wspoagaie decdeta w wborze optalego rozwiązaia spośród wiel ożliwości

3 Wiki: wioski i hipotez etod projektowaia etod zarządzaia algort sterowaia etod diagostcze odiesieie wików do obiekt Efekt: owa wiedza owe obiekt procedr zarządzaia rządzeia sterjące aparatra poiarowo- -kotrola zjawisko, proces, obiekt eksperet wiki badacz Cel: pozaie projektowaie zarządzaie sterowaie diagostka itp. odel doskoaleie (poprawa) odel porówaie 3

4 Model jest proszczoą reprezetacją sste, w czasie i przestrzei, stworzoą w zaiarze zrozieia zachowaia sste rzeczwistego Modele koceptale Modele fizcze Modele aalogowe Modele ateatcze Modele kopterowe 4

5 Jak sste (proces) proces jest zorgaizowa? o Eleet sste (proces) o Powiązaia poiędz eleetai o Podstawowe fkcje eleetów Przkład dwstopiow sste zarządzaia Pozio adrzęd Eleet Eleet Eleet M 5

6 Dae predkowae Zarządzaie strategicze Dae zagregowae Zarządzaie taktcze Dae bezpośredie Zarządzaie operacje (sterowaie) Fiase Dostaw Proces Prodkcji Kadr Badaia

7 Bada proces odzwierciedlo w skali laboratorjej zachowaa jest atra zjawiska o Tel aerodaicz 7

8 Przkład aalogii fizczch I R U U ΔU R p i p P P ΔP R c ic T T ΔT U -U R I P -P i p R p T -T i c R c Obiekt elektrcz Obiekt hdralicz Obiekt tericz 8

9 9

10 Wiki: wioski i hipotez etod projektowaia etod zarządzaia algort sterowaia etod diagostcze odiesieie wików do obiekt Efekt: owa wiedza owe obiekt procedr zarządzaia rządzeia sterjące aparatra poiarowo- -kotrola zjawisko, proces, obiekt eksperet wiki badacz Cel: pozaie projektowaie zarządzaie sterowaie diagostka itp. odel doskoaleie (poprawa) odel porówaie

11 Zestaw rówań opisjącch bada proces o Zależości statcze o Własości daicze rówaia różiczkowe, różicowe o Modele probabilistcze Zestaw prawdziwch zdań logiczch o Wiedza eksperta

12 Sste prodkcji aspir

13 Przkład sste złożoego prodkcja aspir 3

14

15 z Proces wejście wjście zakłóceia ierzale zakłóceia ieierzale 5

16 (, z) F, (,, z) z z F ; z (, z) F, where: z wejście, wjście, zakłóceia, paraetr, U Y z Z

17 Przpadek ciągł: ( ) ( t) ( ) ( t) x Wektor sta: ( ) x x t ( ) x ( t) K Przpadek liiow: dx dt ( t) Ax ( t) Cx( t) ( t) B( t) Rówaia sta: dx dt ( t) F ( x( t) ( t) ), x( t ) ( t) G( x( t), ( t) ) Warki początkowe:,

18 Przkład: ( x ) ( t) ( ( t) x ) ( t) where: C,C R, R C ( ) t R C R dx dt ( t) Ax ( t) Cx( t) powierzcha zbiorika odwrotość opor przepłw Ogóla postać rówań sta: ( t) B( t) Rówaia sta: ( ) ( t) R ( ) x ( t) ( t) dx dt dx dt ( ) ( t) R ( ) R ( x ( t) x ) ( t) C C ( ( t) x ) ( t) R C A R C R C C C B C C

19 Rówaie różiczkowe: d F dt ( t) d ( t) d( t) v d,,,, ( t) ;, v v dt dt dt dt Liiowe rówaie różiczkowe: v ( t) d ( t) d( t),, ( t) d ( t) d( t) d a dt v d bv v dt dt v ( t) d ( t) d( t) b dt v dt v a b dt dt a, b ( t) ( t) ( t) Warki początkowe v Warki początkowe

20 Przkład: ( x ) ( t) c ( ( t) x ) ( t) ( ) t R c R Liiowe rówaie różiczkowe dla daego przkład: d dt ( t) R R d( t) C C dt RR C C R C ( t) ( t) gdzie:,c powierzchia zbiorików R, R odwrotość opor przepłw C

21 ( ) ( ) ( ) s U s Y s K ( ), a s a s a s b b s s b s b s K v v v v Trasitacja: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) t a dt t d b dt t d b dt t d b t a dt t d a dt t d a dt t d L L Zerowe warki początkowe ( )( ) ( )( ) b b s s b s b s U a a s s a s s Y v v v v

22 ( x ) ( t) Przkład: ( ( t) x ) ( t) c ( t) Trasitacja: R c L d dt K R ( t) R R d( t) ( s) RR t C C dt CC C K ( s) ( C )( ) C s s ( T s )( T s ) R gdzie: C R C k R C C T, T R R s R C R R C R C współczik wzocieia, stałe czasowe R ( t) L ( ) s RR C C k

23 Odpowiedź iplsowa Trasitacja: gdzie: oraz: ( t) Odpowiedź iplsowa: Y K ( s) U ( s) ( s) ( s) K( s) U( s) Y U delta Dirac a. ( s) L ( t) ( t) L K ( s) k i ( t) ( t) Delta Dirac a t

24 Przkład: Odpowiedź iplsowa: k k k T t T t T ( e e ) ( t) i ( t) L ( T s )( T s ) T k i ( t) T T t

25 Odpowiedź a skok jedostkow oraz: Trasitacja: gdzie: ( t) Odpowiedź a skok jedostkow: Y ( ) ( s) K s U( s) ( s) K( s) U( s) Y U ( s) L ( t) h ( t) s jest skokie jedostkow. ( t) ( t) ( ) K s L s Skok jedostkow t

26 Przkład: ( ) ( )( ) ( ) t e T T T e T T T k s s T T s k t h T t T t L Odpowiedź a skok jedostkow: t ( ) t h T T

27 ( ) ( ) ( ) K x x x x ( ) ( ) x G x F x,, ( ),,, od x x x x Przpadek dskret: Przkład: Rachek bakow x x x x Wektor sta: Rówaia sta: gdzie: - stopa procetowa

28 Rówaie różicowe: ( ),,, ;,,, v v F v v v v b b b a a Liiowe rówae różicowe: Przkład: ( ) ( ),,, od Rachek bakow

29 ( ) ( ) ( ) z U z Y z K Trasitacja: ( ), a z a z a z b b z z b z b z K v v v v Przkład: ( ) ( ) ( ) z z K v Rachek bakow v a b b b a a a Z ( )( ) ( )( ) b b z z b z b z U a z a z a z z Y v v v v

30 Dskreta odpowiedź iplsowa Trasitacja: gdzie: Y K ( z) U ( z) ( z) ( z) K( z) U( z) Y U ( z) Z oraz: delta Kroeker a. Dskreta odpowiedź iplsowa: Delta Kroeker a k i Z K ( z)

31 Odpowiedź a skok jedostkow Trasitacja: gdzie: U Y ( ) ( z) K z U ( z) ( z) K( z) U( z) Y ( z) Z z z oraz: dskret skok jedostkow. Odpowiedź a skok jedostkow: h z Z z K ( z) Dskret skok jedostkow

32 Wiki: wioski i hipotez etod projektowaia etod zarządzaia algort sterowaia etod diagostcze odiesieie wików do obiekt Efekt: owa wiedza owe obiekt procedr zarządzaia rządzeia sterjące aparatra poiarowo- -kotrola zjawisko, proces, obiekt eksperet wiki badacz Cel: pozaie projektowaie zarządzaie sterowaie diagostka itp. odel doskoaleie (poprawa) odel porówaie 3

33

34 Zadaie idetfikacji proces tworzeia odel ateatczego obiekt a podstawie obiekt Wejście Obiekt idetfikacji Wjście Idetfikator MODEL 34

35 . Określeie obiekt idetfikacji. Określeie klas odeli 3. Orgaizacja eksperet 4. Wzaczeie algort idetfikacji 5. Wkoaie idetfikatora 35

36 z Obiekt idetfikacji wejście wjście zakłóceia ierzale zakłóceia ieierzale 36

37 Aaliza zjawisk Aaliza dach poiarowch ( ) t t ( t) t Model arbitral Model opart a wiedz eksperta 37

38 Obiekt w klasie odeli Obiekt idetfikacji Charakterstka obiekt 38

39 Wbór optalego odel Obiekt idetfikacji Ocea różic poiędz wjście obiekt i odel Charakterstka obiekt Model Model 39

40 Obiekt statcz U N Y, N N N Charakterstka obiekt 4

41 Daic plat T t) T t t, YT ( t t t UT ) (, Discrete tpe observatios t, t,, Daic, discrete tpe plat t N t t T,,,,, N N N t ) N N, Y ( t ). U ( N N YN U N,. 4

42 Ciągł obiekt daicz Dla sgał wejściowego lb w wbrach chwilach wejść i wjść ( t) T t ( t ) N ( t ) N t ( ) T t rejestrj odpowiedi sgał wjściow t t t T obserwje odpowiedio ciąg N

43 U N Eksperet pasw o Sgał wejściowe :,,, są tlko obserwowae Eksperet aktw ( t) T t ( t ) N ( ) T t ( ) N N o Sgał wejściowe :, t, t, N ogą bć zaprojektowae (zaplaowae) 43

44 Wejście Obiekt idetfikacji Wjście Idetfikator U, Y N ( ) N N MODEL U N Y N N Seria poiarowa wejść Wiki poiarów wjść Algort idetfikacji 44

45 ( ) U N Y N a, Q( a) a * N N ( a ) 45

46 Algort idetfikacji o Progra kopterow o Realizacja sprzętowa 46

47 Proces i ich zaczeie w ssteach o Eleet sste podsste, proces o Strktra proces o Zarządzaie i sterowaie procese o Klasfikacja procesów o Podejście procesowe w zarządzai sstee Modelowaie ssteów i procesów o Metod odelowaia o Tpowe odele ateatcze procesów o Opis złożoch ssteów wejściowo wjściowch o Kopleks operacji sieci działań

48 Sste prodkcji aspir 48

49 Przkład sste złożoego prodkcja aspir 49

50

51 Każd proces realizowa w ssteie w cel dokoaia pożądaej trasforacji oże bć traktowa jako odręb podsste. Posiada o wszstkie cech sste: o Realizje ściśle określoą fkcję o Posiada zdefiiowaą strktrę wewętrzą o Poszczególe eleet i ich wzajee oddziałwaia oża opisać zestawe paraetrów o Posiada ścisłe powiązaia z otoczeie o Ulega określo proceso ewolcj

52 Eleet (kopoet) sste - działające części sste składającego się z wejścia i wjścia. Eleet ają astępjące właściwości: o właściwości i zachowaie każdego eleet sste oddziałje a właściwości i zachowaie sste jako całości, o właściwości i zachowaie każdego eleet sste zależ od właściwości i zachowaia co ajiej jedego iego eleet sste, o każd ożliw podsste a powższe właściwości, ie a ożliwości podział eleetów a iezależe podsste. Właściwości te zapewiają, że zbiór kopoetów składającch się a sste, zawsze a pewą charakterstkę albo zachowaie, które ie oże bć wkazwae przez jakiś z podssteów. Sste to coś więcej iż sa jego kopoetów. Eleet sste sae ogą bć ssteai i każd sste oże bć częścią większego w hierarchii sste. 5

53 Operacja w ssteie proces (eleet sste) podsste hierarchicza strktra

54 Strktra proces hierarchicza o Działaia podstawowe - ajiejsze eleet proces, proste czości i zabiegi o Działaia lb operacje - szereg działań podstawowch staowisko, brgada o Etap, faz pogrpowae podobe operacje (p.: obróbka ciepla, otaż podzespoł) o Proces fial szereg podprocesów ostatecza trasforacja zasobów wejścia (p.: otaż prodkt fialego, opracowaie sste iforatczego)

55

56 Zarządzaie - zaplaowaie optalego fkcjoowaia sste, przeciwdziałaie zakłóceio, poprawa prodktwości Cziki wpłwające a końcowe efekt proces o Poprawość projekt sposobów realizacji proces o Jakość i teriowość dostaw zasobów zasilającch proces o Jakość i efektwość fkcjoowaia poszczególch eleetów o Sposob zarządzaia i sterowaia poszczególi działaiai o Sposob oitorowaia i kotroli efektów proces (w t dobór paraetrów proces)

57 Adaptacje sterowaie procese

58

59 Zaczeie w realizacji cel o Proces główe - operacje główe realizacja cel o Proces poocicze podtrzaie procesów główch o Proces wspoagające zapewieie fkcjoowaia główch i poociczch Obszar działaia o Proces techicze i techologicze asz rządzeia o Proces ekooicze efektwość, zasob o Proces społecze oddziałwaie a załogę i otoczeia Rodzaj wtwarzach prodktów o Proces geerowaia owej wiedz o Proces wtwarzaia słg i wtwarzaia prodktów

60 Rodzaj trasforowach zasobów o Proces przekształcaia ateriałowch o Proces przekształcaia eergii o Proces przekształcaia iforacji Przgotowaie deczji o Proces groadzeia, rejestrowaia, archiwizowaia iforacji o Proces przekształcaia i geerowaia iforacji, dach i faktów Zarządzaie o Proces progozowaia i plaowaia o Proces orgaizowaia, kierowaia, otwowaia, kotroli Ifrastrktra o Proces koserwowaia, serwisowaia, apraw i reotów o Proces likwidowaia i zakpów

61 Podejście procesowe o Zdefiiować (rozpozać) proces wagae w ssteie zarządzaia o Określić sekwecje i wzajee oddziałwaia tch procesów o Określić krteria i etod zapewiające skteczość przebieg i adzor tch procesów o Zapewić dostępość zasobów i iforacji koieczch do przebieg i oitorowaia tch procesów o Moitorować, ierzć i aalizować te proces o Wdrażać iezbęde działaia cele osiągięcia zaplaowach wików i ciągłego doskoaleia procesów

62 Zasad zarządzaia jakością oparte a podejści procesow

63

64 Działaia w ssteie zarządzaia orgaizacją o Określeie właściciela proces o Określeie celów proces o Rozpozaie czości krtczch o Wskazaie (staowieie) ierików proces o Określeie wagań i ograiczeń o Walidacja owo wprowadzach procesów o Zarządzaie staowiskai roboczi Odpowiedi projekt staowiska Zapewieie warków (bezpieczeństwo, ergooia, ekologia) Zapewiaie ssteów otwacjch Moitorowaie probleów o Ciągłe doskoaleie procesów Podoszeie kwalifikacji Zajoość etod i arzędzi rozpozaia probleów Sste doradztwa techiczo-ekooiczego wspieraie iowacji

65 Przkład sste złożoego prodkcja aspir 65

66 O O 4 O 3 O O 5

67 67

68 Przkład sste złożoego prodkcja aspir 68

69 Wejściowo - wjściow sste złożo z M podssteai M O O O...,,,. ( ) F (Uwaga! W t iejsc ogą wstąpić róże tpowe opis) Charakterstka -tego podsste, z wejście i wjście, F jest zaą fkcją ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) L L S S R Y R U,,,,, M. gdzie: S oraz L są odpowiedio wiarai przestrzei wejść wjść,

70 Niech,, ozacza odpowiedio wektor wszstkich wejść i wjść sste złożoego: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) M df L M df S, ( ) ( ) ( ) S x x x x ~ Gdzie, wektor wszstkich wejść sste: M S M S S, R U U U U, wektor wszstkich wjść sste: M L M L L, R Y Y Y Y, oraz x jest S ~ - wiarow wejść zewętrzch S x ~ R U X.

71 Strktra sste jest daa zależością:, S L A gdzie: A jest oraz B jest zero jedkową acierzą. Macierz A defiije połączeia poiędz eleetai sste, tj.: ( s) ( l ) A a sl l,,, L Bx S S ~ s,,, S, asl, l if if ( s) ( ) A acierz B wskazje wejścia zewętrze, tj.: ( s) ( ~ s ) if x B b ss ~ s,,, S, asl ~ s ~ ~ if x s,,, S ( s) ( ).

72 Wjścia zewętrze sste: L ~ v v v v ( ) ( ) ~ ( ) L wiarow wektor v, jest wektore wbrach wjść spośród wszstkich wjść i jest określo przez gdzie l,,, L ~ L L. wiarową acierz C, v C, ~ ( l ) ( l ) ( l ) ( ) C c~ ~ ~, c~ ~ l l l,,, L l l l Wektor wjść zewętrzch: L if if v v v V v : Y, v C R.. ~

73 x Przkład sste złożoego prodkcja aspir v 73

74 Bx A ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( x x, C v ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 3 3 v v v.

75 Ozacz przez: ) ( ) ( ) ( ) ( F F F F df M M M. ( Bx) A F. Rozwikłjąc powższe rówaie względe otrzje: ) ( ), ; ( x F B A x CF v opis sste jako całość z wektore wejść x oraz wektore wjść v.

76 O O 4 O 3 O O 5

77 O, O,, dla O M operacje eleetare -tej operacji charakterstka statcza daa jest zależością: gdzie T T F (, a ),,,, M, - czas wkoaia - tj operacji, a F s s - wiarow wektor wejść tej operacji: U R, r - wiarow wektor paraetrów: a R, r zaa fkcja: F :U A R. A

78 Składowe wektora wejść ogą ozaczać wielkość zasob lb zadaia przdzieloego do tej operacji. Zasob: F jest ierosącą fkcją ze względ a każdą ze składowch wektora Dla każdego Zadaia: a a: (, ). F a F jest iealejącą fkcją ze względ a każdą ze składowch wektora Dla każdego a a: (, ). F a

79 Strktra sste jest opisaa astępjąc grafe: ( ) G,,, M,, M G, Jeżeli, wówczas - ta operacja oże bć wkowaa po zakończei - tej operacji. Czas wkoaia kopleks operacji: T H( T, T,, T ), gdzie M H jest fkcją określającą czas wkoaia kopleks operacji, zależą od strktr sste oraz czasów wkoaia poszczególch operacji. T H ( F ( a ), F (, a ),, F (, a )) F(,,,, a, a,, a ), M M M M M

80 ( ) ( ) M M M M M a a a F a a a F T M,,,,,,, i,,,,,,,,,,,,, * * * * * * * Wzaczć taki przdział zadań i zasobów

81

82