Podrška informacijsko komunikacijske tehnologije za potpomognutu komunikaciju može olakšati uključivanje osoba sa složenim komunikacijskim potrebama u svakodnevni život. Takvim je osobama, zbog ...specifičnih i često individualnih potreba, nužno omogućiti jednostavnu prilagodbu grafičkog korisničkog sučelja u skladu s njihovim potrebama, sposobnostima, teškoćama i mogućnostima. U radu se predlaže inicijalna automatska prilagodba korisničkog sučelja aplikacija PK koja se obavlja samo jednom, a zatim distribuira ostalim aplikacijama PK putem razvijene platforme. Adaptacija je formalno definirana Petrijevim mrežama i evaluirana od strane grupe korisnika, pri čemu su rezultati evaluacije uključeni u sam model. Cilj modela jest implementacija programskih komponenti koje će se moći opetovano koristiti bez potrebe za evaluacijom od strane korisnika PK što je vrlo bitno obzirom na poteškoće i složene potrebe takvih korisnika. Ovakav će pristup u konačnici omogućiti brži razvoj usluga i aplikacija PK. Uz navedeno, u radu se predlažu i evaluiraju metode za odabir simbola.
U nastojanju da se poduzmu učinkovite mjere protiv piratskih napada pokazala se potreba za izradom modela koji će pridonijeti povećanju zaštite od piratskih napada na brodove u područjima gdje ...postoji visok rizik od te opasnosti. Zato je korištenjem hibridnih vremenskih Petrijevih mreža izrađenasimulacija vremenske dinamike piratskog napada na brod u plovidbi. U simulaciji vremenske dinamike događanja tijekom piratskog napada – studija slučaja (CaseStudy) – korištenjem Petrijevih mreža razvijeni su, prikazani i analizirani najnepovoljniji piratski napadi na brod u plovidbi uz dodatnu zaštitu ratnog broda s helikopterom. Izrađena su i analizirana tri scenarija napada pirata na brod s jednim, dva i tri piratska broda. Ovakavje sustav u svojojprirodi vrlo složen. Sastoji se od kontinuiranog dijela (Continous Systems), tj. gibanja napadnutog broda, gibanja piratskog broda i gibanja vojnog broda/helikoptera (promjena brzine, udaljenosti), i diskretnog dijela (Discrete Event Systems), tj. početak napada, slanje distressa. Analizirani su čimbenici koji utječu na sigurnost plovidbe broda kroz područje povećanog rizika od mogućih piratskih napada. Navedeni su karakteristični pokazatelji i istraženi načini poboljšanja sigurnosti kako bi se na kraju pokazalo darazvijena primjena vremenske dinamike piratskog napada vodi k optimalnom rješenju planiranja plovidbe broda kroz piratska područja.
The Fault Tree Analysis (FTA) is a reliability analysis technique used to
determine the root causes and probability of occurrence of a specified top
event. FTA is based on a Fault Tree (FT), a ...graphical model using logic gates
and fault events to model the cause-effect relationships involved in causing
the top event. Determining minimal cut sets is a qualitative part in the FTA.
The cut set is a set of basic events which, when simultaneous, cause the top
event to occur. The minimal cut set (minicut) is a cut set which has been
reduced to the minimum number of events that cause the top event to occur.
This Dissertation proposes a new method for minicuts generation of a coherent
FT, constructed using AND and OR logic operator only, with repeated events.
The approach is based on the special type of Petri Nets – Reverse Petri Net.
First, a new algorithm for reducing cut sets in coherent fault trees is
presented. Determining all minicuts of a fault tree is NP-hard problem.
Coherent fault trees and the top-down approaches for minicuts generation are
considered. The FT can be translated into an equivalent Boolean expression.
Obtained Boolean expression then should be reduced by eliminating all
redundant cut sets. It is already proved that the cut sets not containing any
repeated event are minicuts. This limits the reduction only to the cut sets
containing repeated events. Cut sets containing all repetitions of its events
are denoted by {C*}. It is proved that C*, if exists, is also minicut. This
further limits the reduction of the Boolean expression. In addition, we
proved conditions for existence of C* and calculated the minimal number of
cut sets that can be eliminated as subsets of C*. Finally, a new algorithm
for reduction of the Boolean expression which is based on the partition of
the cut sets into three families: those not containing any repeated event,
those of type C*, and others, is proposed. The efficiency of the algorithm is
shown by applying it to some benchmark fault trees. Then, a new method for
minicuts generation of a coherent FT with repeated events based on Reverse
Petri Nets is presented. A Petri net is a particular kind of a directed
graph, together with an initial state called initial marking. The underlying
graph of a Petri net is a directed, weighted, bipartite graph consisting of
two kinds of nodes, called places and transitions, where arcs are either from
a place to a transition or from a transition to a place. In modelling, using
the concept of conditions and events, places represent conditions, and
transitions represent events. Here, a special type of Petri net is used:
Reverse Petri Net (RPN). RPN of a given Petri net has the same net structure,
e.g. places, transitions and arcs as given Petri net but the arcs are reverse
directed. It is shown that the reverse Petri Net (RPN) can be generated
directly from the FT. Main properties of RPN are: RPN is a Petri net with a
sink place for each basic event and with one source place for the top event T
of a FT; A cut set of a FT can be represented by marking of RPN with tokens
only in sink places which models its basic events. Such marking is dead
marking; Any marking M = 1,M(p2),…, M(pm)T, where M(p1) = 1, represents the
occurrence of the top event T, e.g. system failure; Each dead marking M0 with
tokens only in source places, which is reachable from the marking
M=1,M(p2),…, M(pm)T, represents a cut set. Each dead marking M0 reachable
from M = 1,0,…, 0T, represents a minicut. Using RPN properties and state
equation show that the problem of finding all minimal cut sets becomes the
following direct reachability problem: to find all dead markings reachable
from marking T 0,0,...,0,1 M of RPN. All cut sets are then obtained as
leaves of the reachability graph of RPN. An algorithm to determine all leaves
of the reachability graph is presented in the paper. The algorithm requires
special numeration of the places and transitions of RPN which enables the
generation only one spanning trees of the reachability graph. The algorithm
also includes the partition of the cut sets into three families: those not
containing any repeated event, those of type C*, and others. The efficiency
of the algorithm is illustrated on some benchmark fault trees. Finally, the
problem of state explosion is observed. Since the number of minicuts in
complex systems can be very large and impossible to calculate, the
enumeration of leafs of the reachability tree can be a complex combinatorial
problem. An approach for solving the complexity problem, based on cutting the
reachability tree of RPN and generating minicuts of a higher order only, is
proposed. A cut set order is the number of events in a cut set. The minicuts
of an order l contain l basic events. Only the minicuts of a higher order
using proposed approach (minicuts of an order l or less) will be found. Since
the existence of a token in the place models the occurrence of the
corresponding event, the total number of tokens in RPN represents the number
of simultaneously occurred events. Consequently, the number of tokens in each
node of the reachability tree of RPN represents the number of the occurred
events. Finally, the number of tokens in each leaf of the reachability tree
represents the order of the corresponding cut set. Hence, the numbers of
tokens in nodes of a reachability tree may be accepted as cutting criteria.
In the FT contains repeated events, the number of events of cut set can be
reduced by applying Boolean laws such as the absorption and idempotent laws.
Therefore, in each node of the reachability tree, the number of token and the
further applications of the absorption and idempotent laws must be taken into
account during the determination of the cutting parameters. An algorithm for
minicuts of a given order generation as well as the algorithm for the cutting
parameters determination are given and tested on several benchmark FT.
Analiza stabla neispravnosti (ASN) je tehnika za analizu pouzdanosti koja se
koristi za određivanje uzroka i verovatnoće otkaza sistema. ASN je bazirana
na stablu neispravnosti (SN), grafičkom modelu koji koristi logička kola i
otkazne događaje za predstavljanje uzročno-posledičnih veza između događaja
koji prethode otkazu sistema. Kvalitativni deo ASN sastoji se u određivanju
minimalnih skupova preseka. Skup preseka je skup primarnih događaja koji,
kada se dogode istovremeno, dovode do otkaza sitema. Minimalni skup preseka
(minipresek) je skup preseka koji je redukovan na minimalni broj elemenata
koji izazivaju otkaz sistema. U ovoj disertaciji je predložena nova metoda za
određivanje minipreseka koherentnog SN, SN koje sadrži samo I i ILI logička
kola, sa višestrukim događajima. Metoda je zasnovana na posebnom tipu
Petrijevih mreža – inverznim Petrijevim mrežama. Prvo je predstavljen novi
algoritam za redukciju skupova preseka koherentnog SN. Određivanje svih
minipreseka koherentnog SN je NP težak problem. U disertaciji se razmatraju
pristupi kojima se prvo određuju svi skupovi preseka datog SN a zatim se vrši
eliminisanje nadskupova, odnosno skupova preseka koji nisu minimalni. U tim
pristupima, SN se transformiše u ekvivalentnu bulovu jednačinu u kojoj se,
zatim, eliminišu svi redundantni skupovi preseka. Već je dokazano da su
skupovi preseka, koji ne sadrže višestruke događaje, minimalni. Time se
redukcija ograničava samo na skupove preseka sa višestrukim događajima. U
ovoj disertaciji se posmatra još jedna vrsta skupova preseka: oni koji, ako
sadrže neki višestruki događaj, sadrže sva njegova ponavljanja. Ovakvi
skupovi preseka su označeni sa C*. Pokazuje se da je skup preseka oblika C*,
ako postoji, takođe minimalan. Time se dodatno skraćuje postupak redukcije
bulove jednačine. Zatim se, dalje, dokazuju uslovi za postojanje skupova
preseka oblika C* i određuje minimalna broj skupova preseka koji se mogu
eliminisati kao nadskup od C*. Predložen je novi algoritam za redukciju
bulove jednačine datog SN, koji se bazira na razdvajanju skupova preseka u
tri grupe: skupovi preseka bez višestrukih događaja, skupovi preseka oblika
C* i ostali skupovi preseka. Efikasnost algoritma je ilustrovana na grupi
test. U nastavku je predložena nova metoda za određivanje minipreseka
koherentnog SN sa višestrukim događajima. Metoda je zasnovana na inverznim
Petrijevim mrežama (IPM). Petrijeve mreže su orijentisani grafovi kojima je
pridruženo početno stanje, nazvano početno markiranje. Struktura Petrijeve
mreže je orijentisan, težinski, bipartitni graf sa dve vrste čvorova: mesta,
koja predstavljaju uslov ili posledicu i prelaza, koji predstavljaju akciju u
sistemu. Ovde se koristi posebna vrsta Petrijevih mreža – IPM. IPM ima istu
strukturu kao data Petrijeva mreža, odnosno, mesta prelaze i grane, ali su
joj grane suprotno orijentisane u odnovu na datu Petrijevu mrežu. Pokazano je
da se dato SN može direktno transforisati u odgovarajuću IPM. Osnovna
svojstva IPM su: IPM je Petrijeva mreža u kojoj su primarni događaji datog SN
modelirani mestima ušća, a vršni događaj izvornim mestom; Svaki skup preseka
datog SN se može predstaviti markiranjem IPM sa žetonima u mestima ušća, koja
modeliraju odgovarajuće primarne događaje. Takvo markiranje je mrtvo; Svako
markiranje , M= 1,M(p2),...,(pm)T odnosno markiranje u kome je M(p1)=1,
modelira odigravanje vršnog događaja, što predstavlja otkaz sistema; Svako
mrtvo markiranje M0 sa žetonima samo u mestima ušća, koje je dostižno iz
markiranja , M= 1, M(p2),...,(pm)T , predstavlja skup preseka; Svako mrtvo
markiranje M0 sa žetonima samo u mestima ušća, koje je dostižno iz markiranja
M= 1,0,...,0T, predstavlja minipresek. Korišćenjem svojstava IPM i
jednačine stanja, pokazano je da problem određivanja minipreseka datog SN,
postaje sledeći problem dostižnosti: odrediti sva mrtva markiranja dostižna
iz početnog markiranja IPM datog SN. Svi skupovi preseka se tada dobijaju kao
listovi grafa dostižnosti IPM. Formulisan je algoritam za određivanje svi
Učestali problem u pomorskom prometu jest smanjenje sigurnosti odvijanja plovidbe. Prisutno je više čimbenika koji u određenoj mjeri utječu na sigurnost broda, ljudi i imovine te na zaštitu okoliša. ...Kao posljedica djelovanja pojedinih čimbenika pojavljuju se opasne situacije poput nasukanja, sudara, požara, prevrnuća, kvarova glavnog stroja, oštećenja glavnog trupa broda, onečišćenja i druge situacije. Slijedom prepoznatoga, u ovome doktorskom radu istražuju se pojavne situacije sudara i mogućnost unaprjeđenja sigurnosti plovidbe primjenom odgovarajuće metode i programskih alata. Navedena problematika u skladu je sa zahtjevima i preporukama Međunarodne pomorske organizacije (engl. International Maritime Organization - IMO) za implementacijom suvremenih sustava kao što je sustav e-navigacije u pomorstvu s ciljem unaprijeđenog korištenja i usklađivanja navigacijskih sustava. Nedostatci postojećih sustava i primijenjenih tehnologija u pomorskom prometu dolaze do izražaja posebno u čvorištima morskih prolaza gdje je prisutno smanjenje širine prolaza i povećanje gustoće prometa. Cilj doktorskoga rada jest razviti formalnu metodu za sintezu nadzornog sustava upravljanja pomorskim prometom u akvatorijima povećane sudarne opasnosti koji bi pratio pomorski promet i njime upravljao te ograničavao prijelaz brodova između pojedinih sektora. Sustav ranog upozorenja na moguće opasnosti, praćenjem rute koju brod dobiva od obalnog centra za slučaj da brod ne slijedi unaprijed predefiniranu rutu, izdaje upozorenje operateru u nadzornom centru i na brodu. Predloženi nadzorni sustav ograničava kretanje brodova između sektora kao najmanje prostorne jedinice u kojoj se nalazi jedan brod te koordinira prometom brodova u čvorištima samo u slučaju povećane sudarne opasnosti. U doktorskome radu je sintetiziran nadzorni sustav koji upravlja pomorskim prometom korištenjem Petrijevih mreža i matematičke metode P-invarijante, a verifikacija nadzornog sustava provodi se računalnom simulacijom primjenom programa Visual Object Net.
A common problem in maritime transport is safety. More factors affect the safety of the ship, the people, the environment and property. These factors are the grounding, collision, fire, capsizing, failure of the main electricity, damage to the main hull, pollution and so on. The factor that is considered in this thesis are collisions which are considered respectively through this doctoral thesis on the real problems of maritime transport using appropriate software tools to improve safety navigation. International Maritime Organization - IMO seeks to implement new systems such as e-Navigation in shipping with a view to harmonize the use of advanced navigation systems . Disadvantages of such systems and technologies are reflected in the traffic crossing of sea passages where the passage width decreases and the traffic density increases. The goal of this doctoral thesis is to develop formal method for sinthesis of supervising system for controlling marine traffic in aquatoria with increased collision danger which would monitor and control marine traffic and restrict transition of ships between the sectors. The objective of installing a supervising system in the coastal center is to prevent collisions and to improve safety in dangerous sea passages. The supervising system would monitor the traffic of ships in the respective traffic crossing in a way to achieve an early warning of impending danger. The supervising system would track the route that ship receives from the coastal center, and in the event that the ship does not follow a fixed route, supervising system alerts operators at traffic control center and ship. The proposed supervising system would restrict moving of ships between sectors and coordinate the traffic of ships traffic crossing only in the event of high collision risk. This paper synthesizes the supervising system which controls the vessel traffic using Petri net and the P-invariant mathematical method. Verification of the supervising system is done by using computer simulations based on Petri net program ''Visual Object Net''.
Učestali problem u pomorskom prometu jest smanjenje sigurnosti odvijanja plovidbe. Prisutno je više čimbenika koji u određenoj mjeri utječu na sigurnost broda, ljudi i imovine te na zaštitu okoliša. Kao posljedica djelovanja pojedinih čimbenika pojavljuju se opasne situacije poput nasukanja, sudara, požara, prevrnuća, kvarova glavnog stroja, oštećenja glavnog trupa broda, onečišćenja i druge situacije. Slijedom prepoznatoga, u ovome doktorskom radu istražuju se pojavne situacije sudara i mogućnost unaprjeđenja sigurnosti plovidbe primjenom odgovarajuće metode i programskih alata. Navedena problematika u skladu je sa zahtjevima i preporukama Međunarodne pomorske organizacije (engl. International Maritime Organization - IMO) za implementacijom suvremenih sustava kao što je sustav e-navigacije u pomorstvu s ciljem unaprijeđenog korištenja i usklađivanja navigacijskih sustava. Nedostatci postojećih sustava i primijenjenih tehnologija u pomorskom prometu dolaze do izražaja posebno u čvorištima morskih prolaza gdje je prisutno smanjenje širine prolaza i povećanje gustoće prometa. Cilj doktorskoga rada jest razviti formalnu metodu za sintezu nadzornog sustava upravljanja pomorskim prometom u akvatorijima povećane sudarne opasnosti koji bi pratio pomorski promet i njime upravljao te ograničavao prijelaz brodova između pojedinih sektora. Sustav ranog upozorenja na moguće opasnosti, praćenjem rute koju brod dobiva od obalnog centra za slučaj da brod ne slijedi unaprijed predefiniranu rutu, izdaje upozorenje operateru u nadzornom centru i na brodu. Predloženi nadzorni sustav ograničava kretanje brodova između sektora kao najmanje prostorne jedinice u kojoj se nalazi jedan brod te koordinira prometom brodova u čvorištima samo u slučaju povećane sudarne opasnosti. U doktorskome radu je sintetiziran nadzorni sustav koji upravlja pomorskim prometom korištenjem Petrijevih mreža i matematičke metode P-invarijante, a verifikacija nadzornog sustava provodi se računalnom simulacijom primjenom programa Visual Object Net.
U radu je prikazana primjena Petrijevih mreža (Petri Nets – PN) kod
modeliranja i simulacije procesa proizvodnje. Petrijeve mreže su grafičko-
matematički alat pogodan za modeliranje i oblikovanje ...različitih vrsta
dinamičkih sustava. Pristup modeliranju sustava pomoću Petrijevih mreža
vjerno odražava način odvijanja događaja u realnom okruženju, i stoga
se za Petrijeve mreže može reći da imaju gotovo univerzalnu primjenu.
Računalna simulacija je moguća zahvaljujući primjeni proširenih Petrijevih
mreža, kako u izgradnji modela tako i pri oblikovanju rutina simulacijskog
programa. Program prvo provjerava stanje preduvjeta za izvršenje nekog
ciklusa. Ova rutina je ciklična i svaki ciklus odgovara jednoj vremenskoj
jedinici. Po iniciranju bilo kojeg ciklusa, prostor stanja ne dopušta
dodjeljivanje novog zadatka ovom entitetu sve dok ne prođe vremenski
interval predviđen za trajanje ciklusa aktivnosti koja je u tijeku.
Proces pakiranja paleta kritična je faza opskrbnog lanca u distribucijskim centrima. Većina alata za optimiranje pakiranja paleta daje vrlo dobre rezultate kada su dimenzije kutija ujednačene, što je ...često slučaj u industrijskim distribucijskim centrima, ali ne daju dobre rezultate u distribucijskim centrima s velikom neujednačenošću dimenzija kutija koje treba upakirati u jednu paletu. U radu su primijenjene obojene Petrijeve mreže, koje formaliziraju proces pakiranja palete i njegovu optimizaciju integracijom evaluacijskih metoda i metoda pretraživanja. Razvijeni model daje vrlo dobre rezultate uz primjenu određene heuristike kojom se pretraživanje svodi samo na najbolje scenarije umjesto pretraživanja čitavog prostora. Predloženi pristup može se koristiti za integraciju organizacije skladišta, strategije spremanja, strategije distribucije i strategije pakiranja, čime se mogu postići značajne uštede u transportnim troškovima.
U radu se razmatra metodologija dizajniranja računalnih simulacijskih sustava
temeljenih na metodi diskretnih događaja. Primarni cilj je prijedlog sveobuhvatne,
znanstveno utemeljene metodologije ...dizajniranja koja formulira, usmjerava
te poboljšava nastojanja modeliranja proizvodnih procesa. Predloženi pristup
replicira strukturu i ponašanje originalnih sustava na željenoj razini apstrakcije,
inkorporira specifična akademska znanja u simulacijski sustav te rezultira u
objektno orijentiranoj arhitekturi aplikacije koja je u potpunosti konzistentna sa
ontologijom planiranja i terminiranja proizvodnje. Rad započinje naglašavanjem
značaja modeliranja stavljajući znak jednakosti između znanja i modela iz
perspektive moderne kibernetičke znanosti te pomenutu kibernetičku teoriju
relocira u domene proizvodnih sustava i simulacije diskretnih događaja. U
radu se potom daju osnovni podaci o strukturi i glavnim koracima predložene
metodologije uz detaljnije objašnjenje planiranja i terminiranja proizvodnje uz
pomoć simulacije. Na kraju se opisuje primjer uspješno dizajniranog simulacijskog
sustava. Predloženi pristup daje verbalni i matematički opis problema, gradi
ontologiju domene problema, koristi proširene Petrijeve mreže, graf događaje i
cikluse dijagrama aktivnosti kao alate modeliranja, sa svrhom dobijanja vjernog
modela koji se lako može replicirati u objektno orijentiranu hijerarhiju klasa i
objekata. Metodologija ističe neizbježnost transfera znanja između stručnjaka
za poslovne procese, te eksperata iz oblasti razvoja softvera i akademskih
istraživanja. Integracija i preklapanje navedenih polja znanja rezultuje u objektno
orijentiranoj arhitekturi aplikacije koja je potpuno u skladu s ontologijom koja
slijedi iz konceptualne faze metodologije dizajniranja. Predložena metodologija
omogućava konvergenciju sveobuhvatnog ali statičkog znanja sadržanog u
informacijskom sustavu upravljanja u dinamički simulacijski model, sa ciljem
potpunijeg iskorišćenja mogućnosti predviđanja te učinkovito integriranje
strateškog i taktičkog odlučivanja.
PDF
