POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Polytechnic & Design
Vol. 3, No. 1, 2015.
I
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Izdavač
Programski odbor
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Petar Adamović
Damir Vusić
Vrbik 8, 10 000 Zagreb
Darko Agić
Heinrich Werner
Boris Baljkas
Mladen Zeljko
Za izdavača
Hugo Birolla
Ervin Zenter
Toni Bjažić
Igor Zjakić
Slavica Ćosović Bajić
Damir Boras
Stjepan Car
Glavni urednik
Ivo Čala
Vilko Žiljak
Darijo Čerepinko
Zorislav Despot
Uredništvo
Ante Elez
Petar Jandrić
Vilko Žiljak
Ognjen Kuljača
Sonja Zlatović
Igor Kuzle
Vesna Alić Kostešić
Ivan Legac
Krešimir Meštrović
Zdravko Linarić
Sonja Lozić
Pomoćnica urednika
Igor Majnarić
Aleksandra Bernašek
Mile Matijević
Dario Matika
Savjet časopisa
Mladen Mauher
Nenad Mikulić
Slavica Ćosović Bajić
Miroslav Mikota
Damir Boras
Vjeran Mlinarić
Mladen Franz
Žarko Nožica
Vesna Alić Kostešić
Klaudio Pap
Vladimir Mateljan
Mladen Petričec
Krešimir Meštrović
Sonja Zentner Pilinsky
Marin Milković
Tomislav Plavšić
Borivoj Modlic
Ivica Pogarčić
Damir Modrić
Damir Pološki
Vedran Mornar
Dubravko Rogale
Nikola Mrvac
Dubravko Sabolić
Dragoljub Novaković
Miroslav Slamić
Petar Adamović
Branko Somek
Mario Tomiša
Sejid Tešnjak
Jana Žiljak Vujić
Zvonimir Valković
Predrag Valožić
Međunarodni uređivački savjet
Jana Žiljak Vujić
Rajendrakumar Anayath (Indija)
Anastasios Polis (Grčka)
Jevgenij Paščenko (Ukrajina)
Borut Zalik (Slovenija)
Džafer Kudumović (Bosna i Hercegovina)
Saša Stojković (Republika Srbija)
Atilla Ansal (Turska)
Pisit Kuntiwattanakul (Tajland)
Rolando P. Orense (Novi Zeland)
Shamsher Prakash (Sjedinjene Američke Države)
Yoshimichi Tsukamoto (Japan)
Mitsutoshi Yoshimine (Japan)
II
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Lektori i prevoditelji
Vida Senci
Lidija Tepeš Golubić
Grafička redakcija
Sandra Koprivnjak
Naslovnica
Ulla Liner Maksan
Elektroničko (HR, ENG) i tiskano izdanje (HR).
Izlazi 3 puta godišnje.
Kontakt · Contact
Adresa · Address
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Polytechnic and Design
Vrbik 8
10 000 Zagreb
Craotia
E-mail
pd@tvz.hr
Web
http://polytechnicanddesign.tvz.hr
III
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Sadržaj · Content
1.
Umjetna inteligencija u poučavanju mišljenja i donošenju odluka
- socio-tehnička perspektiva
Artificial intelligence in teaching thinking and decision making
- socio-technical perspective
1
Zdenko Balaž, Sergej Lugović
2.
Provedbeni mehanizmi u obnovi zgrada i saniranja posljedica poplave
na području vukovarsko-srijemske županije
Implementation mechanisms in reconstruction of buildings and remediation
of flood damage in the territory of vukovar-srijem county
13
Borka Bobovec, Ružica Mandić
3.
Novi mjerni instrument u sustavu upravljanja kvalitetom
Tehničkog veleučilišta u Zagrebu
Measuring instruments in the QTVZ quality management system
19
Predrag Valožić
4.
Osvrt na c++ 11 standard - semantika prijenosa
i pametni pokazivači
C++11 standard review - move semantics
and smart pointers
26
Željko Kovačević, Miroslav Slamić
5.
Safety and security problems of basic wireless network protection
protocols in everyday life
Hr - sigurnosni i zaštitni problemi osnovnih zaštitnih protokola bežičnih mreža
u svakodnevnom životu
36
Tomislav Marjanović
6.
How do we visualize mobile devices’ content for inexperienced users:
a task for designers
Kako neiskusnim korisnicima predočiti sadržaj mobilnih uređaja:
zadatak za dizajnere
42
Anastasios Politis , Chrysoula Gatsou, Dimitrios Zevgolis
IV
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
7.
Upravljanje brzinom vrtnje sinkronog motora
s permanentnim magnetima
Controlling the speed of the synchronous motor rotation
with permanent magnet
52
Marko Boršić, Toni Bjažić
8.
Značaj nanotehnologije za gospodarstvo
Importance of nanotechnology for economy
66
Stjepan Car
9.
Extending PHP with modules
Modularno proširenje PHP-a
74
Davor Lozić, Alen Šimec
10.
Tehnologija 3d graviranja unutar kristala
Technology of 3d engraving inside the crystal
80
Zvonimir Sabati, Andrija Bernik, Nenad Breslauer
11.
Povijesni razvoj sn sklopnih aparata i usporedba tehnika gašenja
električnog luka
Historical development of the mv switchgear and comparison
of the arc quenching techniques
86
Branimir Galić, Krešimir Meštrović
12.
OSPF u mrežama preklopnika
OSPF within the switch networks
102
Stjepan Jambrak, Dubravko Žigman
13.
Optimizacija procesa izrade digitalne grafičke pripreme za varijabilni
digitalni tisak barkodova korištenjem skriptiranja
Digital prepress optimisation for variable digital printing of barcodes
by using scripting technologies
109
Sanja Brekalo, Klaudio Pap
V
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Uvodne riječi · Introduction
Riječ dekanice Tehničkog veleučilišta u Zagrebu
Word of the Polytechnic of Zagreb Dean
Tradicija kvalitete na TVZ dugotrajna je, starija od dana osnutka TVZ, nasljeđe je
visokih škola koje su ujedinjenjem formirale TVZ. Prošlost je i razdoblje međusobnih
usklađivanja iz kojih je nastala zajednička politika i praksa kvalitete TVZ. Novost je
da je politika kvalitete TVZ po prvi puta formalno predstavljena javnosti, internoj i
općoj, istoimenim dokumentom „Politika kvalitete TVZ“. Politika kvalitete TVZ temelj
je ostvarenja osobnog i društvenog prosperiteta svih dionika, ponajprije studenata
i polaznika ostalih edukacijskih programa, ali jednako i svih uposlenika i vanjskih
suradnika te uže i šire društvene zajednice.
Dekanica Tehničkog veleučilišta u Zagrebu
Slavica Ćosović Bajić
Riječ glavnog urednika časopisa Polytechnic and Design
Chief editor of the Polytechnic and Design magazine’s word
Ulazimo u treću godinu izlaženja časopisa Polytechnic & Design. U ovom broju
časopisa prezentiraju se radovi kolega sa nekoliko fakulteta, veleučilišta i instituta iz
Hrvatske i Grčke. Sve objavljene radove su recenzirali kolege, predloženi od Uredništva
časopisa. Proširili smo Programski odbor, Savjet časopisa i Međunarodni uređivački
savjet. Sa nekoliko kolega smo imali razgovore i preporuke o unapređenju časopisa
i proširenju tema sa željom da naši studenti više koriste časopi P&D u pripremama
za nastavu, vježbe i ispite. Većina članaka ima poveznicu tema sa predmetima koji se
izvode na Tehničkom veleučilištu. Spomenuo bih prijedloge koji iznose objašnjenja
skripti u programiranju izvanrednih zahvata u C jeziku te u izradi digitalne pripreme
za varijabilni digitalni tisak barkodova. Uvjek se nađu teme, naprimjer „moduli za proširenje PHP“, koje daju
nova razmišljanja u programiranju za područje interneta. Kroz temu o nanotehnologiji pratimo nove uspjehe
načih istraživača u privredi: Rade Končar, Elektoroprojekt, a koji su ujedno i vanjski nastavnici na TVZ-u.
Pridružili su se profesori iz inozemstva koji su uz svoj članak najavili predavanje prilikom naredne posjete
Tehničkom veleučilištu u Zagrebu.
Glavni urednik časopisa Polytechnic and Design
Vilko Žiljak
VI
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
UMJETNA INTELIGENCIJA U POUČAVANJU MIŠLJENJA
I DONOŠENJU ODLUKA - SOCIO-TEHNIČKA PERSPEKTIVA
ARTIFICIAL INTELLIGENCE IN TEACHING THINKING
AND DECISION MAKING - SOCIO-TECHNICAL PERSPECTIVE
Zdenko Balaž, Sergej Lugović
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Sažetak
UI najviše kroz inteligentne sustave nalazi
kontekst znanja, svjesno promišljanje, nesvjesno
aplikativnu primjenu u područjima tehničkih
ograničenje, hermeneutika, socio-tehnički sustavi
znanosti. Pozitivan učinak njenog izučavanja
Abstract
je bolje razumijevanje ljudske inteligencije
i olakšavanje primjene informacijsko
Artificial intelligence mainly through intelligent
komunikacijskih tehnologija. Zbog svoje
systems is applicative use in the areas of technical
esencijalne povezanosti sa znanjem umjetna se
sciences. Positive effect of its study to better
inteligencija u novije vrijeme sve češće koristi i
understand human intelligence and to facilitate
u područjima društvenih znanosti. Prikupljanje,
the application of information and communication
pohrana i primjena znanja osim u rješavanju
technologies. Due to its essential connection
složenih zadataka koristi se u poučavanju mišljenja
with the knowledge of artificial intelligence in
i donošenju odluka. Istraživanja provedena uz
recent years increasingly used in the fields of
pomoć umjetne inteligencije, nad domenama
social sciences. The collection, storage and use
znanja kroz kognitivne složenosti i kontekst znanja,
of knowledge in addition to solving complex
rezultirala su spoznajama o poučavanju mišljenja
tasks used in the teaching of thinking and
kojim se može utjecati na donošenje odluka i
decision-making. Studies conducted with the
približavanju pluri-perspektivnosti.
help of artificial intelligence, over the domains
U radu su navedeni rezultati istraživanja
of knowledge through cognitive complexity and
svjetskih eksperata provedenih na području
context knowledge, resulted in knowledge about
ekonomskih znanosti za koje Švedska banka
teaching opinions to influence decision-making
dodjeljuje nagradu u čast Alfreda Nobela.
and approach Pluri-perspectivity.
Provedena istraživanja koja obiluju nizom
This paper presents the results of the latest
konkretnih praktičnih primjera autori su
research the world’s leading experts from the
preklapali s vlastitim istraživanjima primjenom
territory of Economic Sciences of the Bank of
baza podataka i baza znanja, uz pomoć
Sweden Prize is awarded in honor of Alfred Nobel.
ekspertnih sustava. Potvrđeno je da se na
Conducted research abounds in concrete practical
mišljenje o stavovima i donošenju odluka može
examples the authors overlapped with its own
utjecati. Poučavanjem mišljenja hermeneutičkim
research through the manipulation of databases and
pristupom vrlo je korisno. Dolazi se do
knowledge bases, with the help of expert systems. It
spoznaja o manipulacijama kojima je izloženo
was confirmed that on the opinion on the attitudes
naše mišljenje, a što može biti vrlo pogubno
and decisions can be influenced. Teaching thinking
ako pod tim utjecajem donosimo odluke.
in hermeneutic approach is very useful. We come
Naučiti misliti pomaže svjesnom promišljanju
to knowledge on the manipulation which our view
koje nije uvjetovano prisutnim nesvjesnim
is exposed, and what can be very devastating if
ograničavanjima.
under that influence decision are made. Learn to
think helps conscious deliberation which is not
Ključne riječi: UI, poučavanje mišljenja,
conditioned by restricting present unconscious.
donošenje odluka, kognitivna složenost,
1
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Keywords: Artificial intelligence, teaching
koji se nisu u stanju prilagođavati potrebama
thinking, decision-making, cognitive
korisnika ili novonastalim realnostima u kojima
complexity,context knowledge, conscious thought,
ti sustavi operiraju. Profesor Lee i suradnici u
unconscious, limit, hermeneutics, socio-technical
navedenom članku predlažu koncept u kojem se
systems
IS artefakt sastoji od tri artefakta; informacijskog,
tehnološkog i socijalnog, gdje je cijelo više nego
suma dijelova (odnosno tri pod sustava IS-a).
1. Uvod
Istovremeno Orlikowski i Scott [7] u svojoj
1. Introduction
analizi 2027 akademskih članaka koji se bave
tematikom organizacije dolaze do podatka da se
Istraživanja koja su prethodila ovom radu, i koja
svega 4,9% članaka direktno adresiraju na ulogu
su još u tijeku oslonjena su između ostalog na
i utjecaj tehnologije na organizaciju. Analiza
pretraživanja baza znanja, uz pomoć ekspertnog
je provedena za članke u periodu od siječnja
sustava, usmjereno i na hermeneutičku edukaciju
1997. do prosinca 2006. u vodećim svjetskim
promišljanja, [1]. Provedenim pretraživanjima
časopisima, a taj period je vjerojatno jedan od
baza znanja za kreaciju podloga o poučavanju,
najbitnijih u povijesti čovječanstva ako govorimo
korištena su iskustva učećih agenata, koji
o utjecaju tehnologije na to kako organiziramo
djeluju u okružju koje je u početku nepoznato,
aktivnosti. U istom članku je predložen novi
a stjecanjem znanja njihovo djelovanje postaje
termin - (engl. Sociomateriality), koji postavlja
sve pouzdanije. U procesu pretraga korišteni
inherentnu neodvojivost između tehnologije
su elementi za učenje, izvedbeni elementi,
i društva. Odnosno, entiteti (bilo tehnološki
generator zadatka s postavljenim ocjenjivačem.
bilo ljudski) nemaju svojstvene osobine, nego
Iskustvima moderne analitičke ontologije koristi
stječu formu, atribute i sposobnosti kroz njihove
se predstavljanje koncepta osobine i događaja,
interpretacije. Na taj način fokus istraživanja
klasičnim relacijskim modelom.
se pomiče prema razvoju načina razmišljanja
Model za prikupljanje podataka omogućava
o društvenom i materijalnom svijetu kao
nadogradnju u skladu s potrebama i iskustvom
nerazdvojivom, te odnosi i granice između ljudi
za uporabe relacija i korisničkih formi. Spoznaje
i tehnologija nastaju u praksi. Stoga se nameče
su primjenjene u provjerama za validacije koje su
istraživačko pitanje kako nastaju obrasci pojedinih
provedene na velikom broju ispitivanja, [2-4].
praksi. Tvrdi se da obrasci nastaju korištenjem
Ekpertni sustav, (ES) temeljen na umjetnoj
i procesuiranjem informacija, kako od strane
inteligenciji, (UI) može se promatrati kao
IS, tako i od strane korisnika, te se mijenjaju
jedan od tipova informacijskih sustava, (IS).
sukladno promjenama u okruženju sustava koji
Trenutno postoji intenzivna diskusija oko toga
je predmet promatranja. . Bilo bi poželjno da
što je uopće informacijski sustav. Profesori Lee,
se IS mogu adaptirati sukladno korištenju, a to
Thomas i Baskerville, u nedavnom su članku
je jedno od osnovnih svojstava ES. Promatrano
pod nazivom (engl. «Going Back to Basics in
iz socio-tehničke perspektive korisnik sustava
Design: From the IT Artifact to the IS Artifact»),
sukladno razini svjesnosti o okruženju doprinosi
[5] ponudili istraživačkoj zajednici novi smjer
performansama ekspertnog sustava čiji je dio.
istraživanja u disciplini IS - IS artefakt. U
Ropohl ukazuje [8], kako istraživački program
članku je kritizirano pridavanje velikog značaja
socio-tehnoloških sustava ima za svrhu razumjeti
IT artefaktima, te nedovoljan fokus prema
kompleksnost realnih situacija a ne provoditi
ostalim artefaktima koji su isto važni u dizajnu
analizu separiranih aspekata.
IS. Henver i njegovi suradnici [6] u jednom od
Cilj ovog rada je sintetizirati ekonomska
najcitiranijih radova trenutno vezanih za IS su
promišljanja koja se bave procesom donošenja
jasno naveli da oni ne uključuju ljude, elemente
odluka s postojećim istraživanjima autora te
organizacije i proces evolucije IS u njihovu
nekim od osnovnih kibernetičkih i inženjerskih
definiciju. Takvom definicijom se ne može biti
pretpostavki kako bi u rezultatu dobili jasniju
zadovoljan. Sužena je perspektiva gledanja na IS
predodžbu o svijesti kao svojstvu inženjera
isključivo kao na mehaničke tehnološke sustave,
2
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
znanja koja utječu na performanse ekspertnih
ekonomske znanosti, koju dodjeljuje Švedska
sustava gledane iz ne djeljive socio-tehnološke
banka u čast Alfreda Nobela. Istraživanjem su
perspektive.
obuhvaćeni primjeri koji svoje porijeklo vuku
iz objavljenih i neobjavljenih radova dvojice
2. Um i umjetna inteligencija
dobitnika te nagrade a koji su se oslanjali na UI i
postavili teoriju o dva sustava razmišljanja.
2. Mind and Artificial Intelligence
Prije 40-tak godina, Amos Tversky i Danijel
Kahneman, objavili su članak u kojem su opisane
2.1. Početak s dvodomnim umom
tri heurističke metode prosuđivanja, koje su se
koristile u procjeni vjerojatnosti i određivanju
2.1. Start with the bicameral mind
vrijednosti, [14]. Bile su to: 1. reprezentativnost,
Dvodomni um, (engl. bicameral mind),
2. dostupnost i 3. prilagodba
analiziran iz starogrčkih, perzijskih, babilonskih,
U to vrijeme radilo se o istraživanju koje je
južnoameričkih i drugih izvora, stavljen je u
proveo Institut za istraživanja američke savezne
kontekst teorije da ljudi u to vrijeme nisu bili
države Oregon za potrebe Ministarstvo obrane
svjesni u istom smislu kao mi danas, [9]. Iako
Sjedinjenih američkih država, a uz potporu
su imali u potpunosti razvijen jezik, nisu imali
Hebrejskog sveučilišta u Jeruzalemu. Metode
dovoljno razvijenu svijest o njemu. U jednom
su prezentirane s utvrđenim kognitivnim
dijelu svog uma ljudi su u to vrijeme čuli glasove
pogreškama, čija je empirijska analiza uzrokovala
koji su posebno dolazili do izražaja kada bi se
niz implikacija na teorijsku i primijenjenu ulogu
osoba nalazila u stresnoj situaciji. Na temeljima
utvrđenih vrijednosti. Tako je pokazano da se
umjetne inteligencije tako definirana svijest, je
ljudi, kada moraju procijeniti složenije zadatke,
konceptualni alata koji nije dobiven uz hardver.
oslanjaju uz ograničenu količinu heurističkih
To je paket softvera koji je morao biti izmišljen.
načela, na reducirane i jednostavnije operacije
Prijelazna faza prema tom novom mentalitetu
mišljenja, [15-16].
dogodila se između 1000. i 500. godine prije
Isti dvojac, deset godina nakon objavljenog
Krista, u doba iz kojeg su analizirani dostupni
članka, objavljuju novi članak, u kojem sada
tekstualni izvori, (Biblija, Ilijada, Odiseja,…).
uzimaju u obzir kognitivne i psihofizičke
Umjetna je inteligencija, (UI), s tih polazišta
determinante koje se povezuju s vrijednostima
prešla na dva sustava u mozgu, a psihometrijom
odluka i iskustava [17-18]. To je bila podloga za
je potvrđeno da je u stvari riječ o amigdalnom i
niz radova na temelju kojih 2002. godine Danijel
analitičkom mozgu, [10]. No ono što je predmet
Kahneman dobiva spomenutu „nobelovu nagradu
svih daljnjih istraživanja na svim poljima
za ekonomske znanosti“ zasluženu na temelju
znanosti je objašnjenje njihovog funkcioniranja
definirane kognitivne lakoće kojom donosimo
u ne dvojnosti, odnosno promatranja mozga kao
ispravne odluke. Ona je bazirana na tome da
entiteta, [11].
nema prijetnji, nema većih novosti, nema potrebe
za preusmjeravanjem pozornosti ili ulaganjem
2.2. Dva sustava u ekonomskom umu
dodatnih napora, na temelju čega su definirani
ulazni parametri:
2.2. Two systems in an economic mind
Ponovljeno iskustvo/Osjećaj bliskosti
Uvođenjem integralnih teorija „svega“, [12-
Jasan prikaz/Osjećaj istinitosti
13] koje su ponudile integraciju psihologije i
Pripremljena ideja/Dobar osjećaj
duhovnosti, konvencionalnog i kontemplativnog,
Dobro raspoloženje/Osjećaj ne napornosti
unijelo se više pometnje nego spoznaje. No kada
se u kontekstu mišljenja donoseći neke odluke
To je sve 2011. godine objavljeno u njegovoj
u liberalnom kapitalizmu, vremenu u kojem
knjizi, koja obiluje primjerima za koje se tvrdi
živimo, prištedi ili investiranjem dobro zaradi, a
da su empirijski temelji tzv. „bihevioralne
to mogu najbolje prezentirati ekonomisti, onda
ekonomije“, i tzv. studija „heuristika i
je to podloga i za nagrade kao što je to ona za
pristranosti“ [10]. Područje primjene provedenih
3
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
eksperimenata proširilo se na raznolika područja
„plemena i klanovi u istraživanju odlučivanja
života, pa su u knjizi navedeni primjeri iz
priznaju i poštuju kao utemeljitelja UI“. Slučajno
politike, obrazovanja, privrede, medicine i prava.
ili namjerno prešućena je činjenica Simonovog
U svim primjerima pokazano je kako se odluke
doprinosa u razvoju i primjeni UI i IS, što je bio
donose tako, da korisna ili povoljna opcija
izazov obojici autora da se odluče pozabaviti
postane dostupnija, lakša, ili tako da nedjelovanje
detaljima poučavanja mišljenja kako bi ponudili
(ljudska lijenost) dovede do nje.
vlastite modele.
To ukazuje da se treba dovesti u stanje prožeto
dobrim osjećajima te neopterećenosti kako bi se
3. Kognitivno i bihevioralno inženjerstvo u
mogle donijeti ispravne odluke, a do tog stanja
donošenju odluka
se može doći i dizajnom ES koji će podržavati to
3. Cognitive and behavioral engineering
stanje korisnika. Do toga možemo doći tako da
decisions
sustav prezentira informacije i znanje iz sustava,
jasno, brzo i prilagodljivo sukladno kako ga
Kognitivno, (lat. cognitio = spoznaja), predstavlja
korisnik koristi (tako kreirajući osjećaj bliskosti i
mentalne procese za koje se pretpostavlja da
dobrog raspoloženja). Jednostavan i konzistentan
ističu ponašanje, ono pokriva i široki raspon
pristup informacijama i znanju u sustavu kreira
područja istraživanja o djelovanju pamćenja,
osjećaj istinitosti. Način na koji sustav sintetizira
pozornosti, percepciji, predstavljanju znanja,
ideja te ih predstavlja korisniku će imati utjecaj
mišljenju, kreativnosti i rješavanju problema.
na to koliko je osjećaj vezan za korištenje sustava
Kognitivno inženjerstvo [35] je disciplina koja
dobar ili nije. Može se potvrditi kako dizajn ES
obuhvaća psihologiju i računarstvo, te ima za cilj
ima direktan utjecaj na proces donošenja odluke
saznati kako potaknuti i njegovati komunikaciju
od strane korisnika takvog sustava.
između ljudi koja je bazirana na tehnologiji, ili
Istraživanjem akademske geneologije potvrđena
ljudi i tehnologija u direktnoj interakciji. Da bi se
je suradnjom Herberta Alexandera Simona i Allena
to moglo ostvariti predlažu se sljedeći principi:
Newella, (Škola za računalne znanosti, Tepper
stvarati znanost dizajna kojem je glavni cilj
School of Business Carnegie Mellon University
korisnik, shvatiti ozbiljno sučelje, odvojiti dizajn
i Rand Corporation), ali 60 godina prije, točnije
sučelja od dizajna sustava, te prilikom dizajna
1954. godine. Njihovom zaslugom i uz njihov
sustava potrebno je krenuti od potreba korisnika.
angažman, postavljeni su temelje razumijevanja
Biheviorizam, (eng. behaviour = ponašanje),
stručnosti, proučavanje procesa znanstvenog
pristup je preuzet iz psihologije koji ima za cilj
otkrića, uvođenje bihevioralne ekonomije i
otkrivanje zakonitosti ponašanja u određenim
kognitivnih znanost, [19-29]. Njihova zamisao i
situacijama. Inženjer koji se bavi bihevioralnim
ideja pokrenuta prije više od šest decenija, bila je
inženjerstvom mora determinirati a) koje točno
proučavanje rješavanja problema simuliranjem
ponašanje želi da se dogodi, b) kojim poticajima
s računalnim programima. Računalna simulacija
ga želi kontrolirati, te c) koje metode ima na
ljudske spoznaje postala je glavni istraživački
raspolaganju, uključujući kontingenciju, (lat.
interes, od samog početka utemeljenja područja
contigentia, contigere = dotaći se, mogućnost,
istraživanja UI, [30-34]. Herbert Alexander Simon
eventualnost) slika1, adaptirano iz [36].
dobitnik je iste one nagrade Švedske banke za
Ono što je zajedničko kognitivnom i
ekonomske znanosti kao i Daniel Kahneman, samo
biheviralnom inženjerstvu jesu obrasci koji
25 godina prije, točnije, 1978. godine.
nastaju prilikom ponašanja (koje je neposredno
Preklapanjem radova, njihovih zaključaka,
u direktnoj vezi s komunikacijom). Za razliku
kao i doprinosa, oba para navedenih istraživača,
od ponašanja koje je kvalitativno i u sebi nosi
može se zaključiti da se Danijel Kahneman
subjektivne karakteristike, ono što je bitno
poziva na Herberta Alexandera Simona u svojoj
kada govorimo o računarstvu su obrasci koji se
knjizi u poglavlju koje govori o intuicijama
javljaju kao objektivne i kvantitativne refleksije
stručnjaka i kada im možemo vjerovati. S vrlo
određenog ponašanja, te kao takvi mogu biti
skromnim naglaskom konstatira kako ga sva
prepoznati od strane ES. Prilikom dizajniranja
4
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Proučavanje kognicije kao znanosti, kako bi
se ona mogla tumačiti kao inženjerska tehnika
- kognitivno inženjerstvo, moguće je u prvom
redu na temelju poznatih pristupa o njenom
objašnjenju. Odluka za primjenu kognitivnog
inženjerstva leži u definiranju analitičkih razina
na kojima se mozak i um mogu proučavati, a po
tom i koristiti.
Prvotne jednostavne analogije kognicije i
računarstva koristile su za opisivanje razine analize
uspoređivanje mozga i računala. Fizikalnu razinu bi
Slika 1 Odnos između trostrukog pojma kontingencije i
predstavljao procesor računala, bihevioralna razina
biheviralnog inženjerstva
predstavlja bi računalni izlaz na monitor ili pisač
Figure 1 Relationship between triple the notion of
a funkcionalna razina bi bila računalni operativni
contingency and behavioral engineering
sustav koji omogućava procesoru i perifernim
jedinicama da komuniciraju. Umjesto analogije,
sustava prepoznavanje novih obrazaca
istraživanja sklonost i mentalnih fenomena, primjenu
omogućuje da se prepozna novo ponašanje
kognitivnih komponenti uporabe znanja, inženjeri
korisnika, te sukladno tome sustav i adaptira
znanja su proveli u praksi izradom baza znanja,
prema novom ponašanju korisnika. To može
kojima se služi mehanizam zaključivanja u ES.
biti u svrsi regulacije ako govorimo o konceptu
Biheviorizam je u 20. stoljeću kao pravac
biheviralnog inženjerstva ili u svrsi unapređenja
pretpostavljao da se znanstvene metode mogu
samog sučelja kroz izgled ili podatke koje
primjenjivati samo na ona ponašanja koja se mogu
sučelje prezentira.
opažati i mjeriti. Utjecaj na istraživanje klasično
Kada u području UI promatramo proces
je uvjetovanje, odbacilo još s kraja 19. stoljeća,
razvoja, izgradnje, operabilnosti i održavanja
introspektivnim metodama tražeći ograničavanje
ES, onda je nerazdvojivo iskustvo i znanje
psihologije na eksperimentalne laboratorijske
koje se stječe vremenom trajanja tog procesa.
metode. U 21. stoljeću psihometrijska ispitivanja
Iz baza znanja, baza podataka i mehanizama
bihevioralnom inženjerstvu su otvorile nove putove
zaključivanja, a što su osnovni dijelovi ES
u potvrdama zakonitosti ponašanja. Proces stvaranja
inženjeri znanja kontinuirano uče i to najviše
navika može se istraživati, za razliku od instinkta
kroz spoznaje o ponašanju, slika 2, [37].
koji je dio genetske osnove, što je potvrđeno
ispitivanjem na primatima. Iz tih razloga potvrđen je
dominantni utjecaj okoline. Odbacujući koncepcije
nasljednih sposobnosti, talenata, mogućnosti,
sklonosti i vokacije, biheviorizam i dalje obećava
promjenu svijeta. Oslobođeni prošlosti, ljudi bi
mogli biti uvjetovani da se ponašaju na prihvatljiv
način, što se u konačnici uspjelo s inteligentnim
sustavima.
Danas se ES koriste gotovo u svim područjima
i rade sve ono za što se smatra da čini čovjekovu
inteligenciju. Komponente ekspertnog sustava
generiraju:
Pohranu i prezentaciju velikih količina znanja
Slika 2 Kognitivno i bihevioralno inženjerstvo stjecanja
problemskog područja
znanja iz umjetne inteligencije izgradnjom ES
Aktiviranje uporabe znanja za rješavanje
Figure 2 Cognitive and behavioral engineering acquisition
problema
knowledge from artificial intelligence by building an expert
Pružanje odgovora na korisnička pitanja
system
5
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Pri radu se koriste kontrolne strategije, koje
u tom značenju, kao superponirani doživljaj,
odlučuju u kom trenutku treba primijeniti neko od
može se doživljavati u jednoj jedinoj razini ili
pravila iz baze znanja na nove činjenice dobivene
se retrospektivno tek naknadno u pamćenju
tokom konzultacija s korisnikom. Na ovaj način
otkriva. Otkrivanjem se dolazi do svijesti o
se simulira ljudsko razmišljanje.
samom sebi - samosvijesti. Samosvijest je znanje
ES je znanje akumulirano u procesu izgradnje
o vlastitim psihičkim stanjima i procesima kao
tog sustava. Znanje ES čine činjenice i heuristika
promjenjivim svojstvima. Ona je manifestacija
(iskustvo i osjećaj za izbor rješenja). Činjenice
jednog jedinstvenog i postojanog, što predstavlja
čine glavni dio podataka o prirodi sustava,
analogiju inženjerstva znanja u UI, u kojoj se
njegovim aktivnostima i ciljevima koje sustav
teži u mentalnoj interakciji dostići pretvaranje
ostvaruje kroz svoju aktivnost. Određene pojave
bitka u svijest. To prepoznavanje ili rekognicija,
i manifestacije regularnog i neregularnog stanja u
(lat. recognitio), akt je svijesti pomoću kojeg
sustavu imaju svoje uzroke i posljedice i također
inženjeri znanja spoznaju da je sadržaj neke nove
se opisuju skupovima podataka. Svi ovi podaci
predodžbe identičan sa sadržajem jedne prijašnje
uglavnom mogu biti raspoloživi, dokumentirani i
predodžbe. Rekognicija je funkcija važna ne samo
verificirani u domeni ES. Heuristiku čine pravila
po sebi, nego igra važnu ulogu i u proizvođenju
rasuđivanja i vještine u izboru i donošenju odluka
svih kompliciranih sadržaja predodžbe, jer svijest
kojima se utječe na promjenu stanja sustava. Ona
pri tom mora biti sigurna da su svi sastavni
je uglavnom slabo dokumentirana i svojstvena je
dijelovi te predodžbe identični s predodžbama
vrhunskim specijalistima za područje koje pokriva
koje su se prije toga razvile. Rekognicija je bitna
ES. Razina performansi ES je prije svega funkcija
za shvaćanje, aprehenziju, (lat. apprehensio),
veličine i kvalitete baze znanja tog sustava u
intelektualni akt pomoću kojeg se shvaća
kojoj su objedinjene činjenice i heuristika, a ne
relativno jednostavan objekt kako bi u konačnici
određenog formalizma zaključivanja i postupka
moglo biti shvaćeno mnoštvo i mnogolikost kao
koji se koriste u pretraživanju činjenica. Samo
jednota i cjelovitost na način da bude obuhvaćeno,
pretraživanje sustava može generirati uvid u to
(lat. comprehensio), slika 3.
kako korisnik koristi sustav, te podatke generirane
ES stavlja na raspolaganje korisniku znanja
kroz korištenje primijeniti za pravila po kojima
stvorena UI. Znanja UI iz ES udružena sa
se sustav prilagođava korisniku obrascima
znanjima inženjera znanja čine skup znanja
korištenja.
koja su specifična za socio tehnički sustav koji
Sveukupnost izgradnje, uporabe i održavanja
je predmet promatranja. Takvo zajedničko
ekspertnog sustava obuhvaća skup metoda
znanje socio-tehničkog sustava će i odrediti
i postupaka koje se odnose na prikupljanje,
njegovu uspješnost u rješavanju ciljeva koji
računalno predstavljanje i memoriranje, kao i
su mu predefinirani i/ili nastaju iz interakcije
uporabu ljudskog znanja u rješavanju složenih
s okruženjem. Sljedeći klasifikaciju sustava
problemskih situacija. Taj proces uključuje
oni se mogu dijeliti na: samoupravljajući,
posebnu vrstu interakcije između graditelja ES
samo regulirajući, sustav upravljan izvana i
i eksperata iz određenog problemskog područja.
dezintegrirajući sustav.
Ekspertiza predstavlja najbolja razmišljanja
Jedino ljudsko razmišljanje može se smatrati
vrhunskih eksperata u određenom području,
samoupravljaćim sistemom. Ljudska svijesnost
sakupljena i ugrađena u program tako da u
se može promatrati kao uzročna reprezentacija
postupku rješavanja problema mogu dovesti do
onoga što se događa u ljudskom umu kreirajući
preciznih i efikasnih rješenja u koja je uključena
promjenu stanja u samoupravljajućem procesu
svjesnost eksperta.
[38]. Odnosno svjesnost pokreće samoupravljajući
Svijest, (lat. conscientia, grč. sinesis)
process. Obzirom da ljudski um djeluje u
osim kao fundamentalna ontološka kategorija
stvarnosti koja mu daje impulse, nemožemo
može se promatrati kao posebna doživljajna
zanemariti interakciju uma i stvarnosti. Stoga,
udešenost prema toku vlastitog doživljavanja,
stvarnost daje impuls umu, koji putem svjesnosti
koja taj tok prati kao znanje o njemu. Svijest
pokreće samoupravljajući process socio-
6
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
tehničkog sustava. U današnje vrijeme bez
da se nešto dogodilo, to nemožemo koristiti
tehnologije i postojećih društvenih struktura
za prilagodbu budućih aktivnosti. Međutim
teško je ostvariti bilo koji cilj, stoga je moguće i
tu dolazimo do problema ako imamo previše
poželjno promatrati opisani process kao process
povratnih veza. Postavlja se pitanje granice
socio-tehničkog sustava. Inžinjer znanja kao
kapaiceta svjesnosti socio-tehničkog sustava u
ljudsko biće čini razliku između sustava koji je
odnosu na stvarnost, odnosno koliko impulsa koju
samoupravljajući i onog mehaničkog koji je samo
stvarnost odašilje sustav može svjesno percipirati.
samoregulirajući u svrhu ostvarenja unaprijed
Taj kapacitet je ključan za donošenje odluka,
zadanih ciljeva.
jer da bi sustav (koji uključuje ES I IZ) donjeo
odluku kojom reagira na promjene u realnosti
mora prvo biti svjestan o istoj.
Ross Ashby [40, p. 55] je ukazao ukoliko
međupovezanost sustava postane previše
kompleksna, povratna veza postaje od malog
značaja, te takav sustav možemo promatrti samo
kao “cijelo”. Međutim takav sustav je mehanički
(zbog pre definiranih ciljeva) te nema mogućnost
rješavanja ciljeva koji nisu unaprijed definirani,
Slika 3. Svjesnost mentalnog procesa prepoznavanja,
što nas vraća na poziciju predviđanja odnosno
shvaćanja i obuhvaćanja znanja umjetne inteligencije
spekulacija. Ako sagledamo takve postavke iz
Figure 3. Awareness of the mental process of recognition,
navedene perspektive socio-tehničkog sustava
understanding and coverage of the knowledge of artificial
kojeg čine inžinjeri znanja i ES temeljen na UI,
intelligence
možemo zaključiti da u trenutku kada sustav
nije svjestan povratne veze on gubi svojstvo
ES baziran na UI može samo rješiti
samoupravljanja odnosno nemože rješavati nove
predefinirane ciljeve, ali ES baziran na UI skupa
ciljeve i zadatke koje nastaju u interakciji sa
s inženjerima znanja može i riješiti ciljeve koje
okruženjem, a može samo izvršavati predefinirane
po prvi put nastaju kao posljedica interakcije s
ciljeve. Wiener je [39, p. 33] ukazao na različite
okruženjem. Odnosno samo socio-tehnički sustav
komplesnosti povratnih veza, koje mogu biti
može riješiti cilj koji je nastao zbog interakcije sa
u obliku jednostavnog refleksa ali mogu biti i
stvarnošću koja se po prvi puta pojavila, te samim
one višeg razreda u kojem se prošlo iskustvo ne
time je i nepoznata ES-u. Bitno je da sustav bude
koristi samo za regulaciju specifičnog momenta,
svjestan da se nešto novo i nepoznato dogodilo
nego i za kreiranje politike ponašanja. Odnosno
u stvarnosti. Ako svjesnost pokreće uspješnost
ako je povratna veza jednostavana, koristi se
socio-tehničkog sustava ovisi o svjesnosti istog.
za inžinjersku regulaciju i kontrolu sustava,
Wiener [39, p. 24] definira povratnu vezu
međutim ako je povratna veza u stanju mijenjati
kao sredstvo za kontrolu stroja koje se bazira
metode i obrazce ponašanja sustava, onda taj
na stvarnoj performansi a ne na očekivanoj.
process nazivamo učenjem [39, p. 61]. Takva
Možemo reći da bez svjesnosti o stvarnim
povratna veza višeg razreda istovremeno može
performansama nemožemo imati povratnu vezu
biti sagledana kroz aspekt uvjetovanog refleksa
a bez nje nemožemo donositi odluke (odnosno
ali i učenja. Međutim za aspket učenja, koji
upravljati sustavom) bazirano na stvarnosti,
se javlja prilikom kompleksnijeg ponašanja
a na predviđanjima koja ako nisu dovoljno
sustava, po Wiener-u, moramo imati centralne
empirijski osnovana onda mogu biti spekulativna.
organe za donošenje odluka. U našem slučaju
Odnosno svjesnost o događajima u stvarnosti nam
to bi bili inžinjeri znanja, koji da bi mogli biti
omogućuje da prilagodimo buduće ponašanje
generator učenja sustava moraju biti svjesni novo
sukladno proizašlim akcijama.1 Ako nismo svjesni
nastalih stvarnosti, te time pokrenuli process
1 Za detaljnjniju razradu svjesnosti i refleksivnoj svjesnosti u
samoupravljanja sustavom. Ukoliko nisu svjesni
kontekstu strojeva i računalnih programa pogledati Laszlo,
E. (1996). The systems view of the world: A holistic vision for
our time (p. 71). Cresskill, NJ: Hampton Press.
7
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
o promjeni u stvarnosti, sutav će ispunjavati samo
4. Rezultati istraživanja i komentar
predefinirane ciljeve, međutim upitno je jesu
4. Awareness of the mental process of
li ti predefinirani ciljevi dovoljni za rješavanje
recognition, understanding and coverage
novonastalih situacija. Ukratko da bi sustav bio
of the knowledge of artificial intelligence
inteligentan i sposoban za rješavanja ciljeva
koji nastaju u interakciji sa stvarnošću koja je
Odluke o akciji ES bazirane na UI pomažu pri
za sustav nova on mora u svom obuhvatu koji
poučavanju mišljenja i donošenju odluka bazirano
ga čini predmetom promatranja uključivati i
na događajima u kojima je sustav bio interaktivan
inžinjere znanja. Po ovim predpostavkama otvara
s inženjerom znanja, zato jer ponavljanje procesa
se novo područje istraživanja koje se bavi kako
prepoznavanja, shvaćanja i obuhvaćanja (slika
tehnologije mogu pomoći inžinjerima znanja
3) uz utjecaj svjesnosti kao nezavisne varijable
da povećaju kapacitet svjesnosti. Istovremeno
generira dovoljno informacija ne samo za
ostavljamo otvoreno pitanje o samom procesu
regulaciju sustava već i za njegovo učenje.
donošenja odluke, kojem je preduvjet svjesnost.
U provedenim istraživanjima empirijski okviri
Interpretacija novog stanja u realnosti je
i modeli koji se koriste u procesu donošenja
subjektivna te samim time organska a ne
odluke povezuju se i sintetiziraju s istraživanjima
mehaničko deterministička. Međutim subjektivni
područja UI u cilju generiranja teorijskih osnova
karakter iste javlja se izazovom prilikom
za izradu algoritama koji s razine ES mogu
kvantitativnog klasičnog inžinjerskog pristupa.
potpomagati procesu donošenja odluke.
Ako se za primjer uzme Centar održavanja
Komentari na rezultate istraživanja poslije
i kontrole prometa, (COKP) kroz tunel na
analiza i sinteza, posljedica su i vlastitih iskustava
autocestama te pokuša zamisliti scenu u kojoj
autora o poučavanju mišljenja, profiliranih iz:
se obitelj zaustavila na parkiralištu za opasne
terete ispred tunela, na kojem se dijete počelo
a. Integralnog metodološkog pluralizma, u
igrati s malim dječjim helikopterom na daljinsko
kojem nema dominantne paradigme, nema
upravljanje. Pod naletom vjetra i nespretnim
najvažnijeg, [41].
rukovanjem dječji helikopter ulijeće u tunel.
b. Integralne postmetafizike koja uključuje
Pretpostavka je da se takva stvarnost po prvi
nužnost noosfernog, [42].
puta dogodila te da ju dizajneri ES u COKP-i
Tako postavljena teorija kompatibilna je s
nisu predvidjeli. Međutim ES u slučaju ulaska
metodološkim - epistemološko i ontološkim
letećeg objekta u tunel treba automatski zaustaviti
pristupom zbiljnosti, [43], a koji se temelji na
promet i zatvoriti tunelu. Iz perspektive samo
trima glavnim principima: 1. Ne isključivosti, 2.
regulirajućeg sustava (mehaničkog i nesvjesnog)
Razotkrivanju i 3. Ozakonjenju, [41].
parametar koji će biti presudan za zaustavljanje
Analizirajući IS, odnosno preciznije za svrhu
prometa je zadana veličina letećeg objekta koja
ovog rada aplikacijski tunelski ES baziran na
će uzrokovati zaustavljanje prometa. U slučaju
UI, koji se temelje na učećim agentima, moguće
da je zadana veličina letećeg objekta veća od
je utvrditi da je uz hardverski pristup dizajnu
malog dječjeg helikoptera sustav neće pokrenuti
potrebno razvijati metode koje će podržavati
zaustavljanje. Iz perspektive socio-tehničkih
organski pristup. Može se zaključiti da analiza
sustava, ukoliko je operater u COKP-i primijetio
odvojenih komponenata socio-tehničkih sustava,
i svjestan je stvarnosti koja se po prvi put događa,
tehnologije i ljudi, ne može donijeti željene
u kojoj je mali dječji helikopter uletio u tunel,
rezultate u svrhu poboljšanja performansi sustava
on može donijeti odluku o zaustavljanju (ili
za potrebe rješavanja kompleksnih situacija. Bitno
ne zaustavljanju) prometa u tunelu, pozivanju
je prepoznati među odnose tehnologije i inženjera
interventne ekipe kako bi se obratila obitelji te
znanja, te kako oni utječu na performanse ES.
slanja službe održavanja tunela da kada je manji
Kada su identificirani među odnosi, onda ih
promet pokupi ostatke dječjeg helikoptera. Ovdje
je potrebno s inženjerske perspektive poboljšati.
smo svjedoci dva potpuno različita scenarija, a
Ono što je bitno u nastavku istraživanja je istražiti
ono što ih čini različitim je svjesnost o stvarnosti
te svojstvima sustava.
8
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
mogućnosti strojnog prepoznavanja obrazaca
nastaje potreba za novom odlukom. Na taj se
korištenja sustava prilikom dohvata informacija
način eliminira pojavljivanje percepcija koje
i znanja. Prepoznavanje i povezivanje obrazaca
su zamijenjene perspektivama. U hermeneutici
nastalih prilikom ispunjavanja zadanih ciljeva,
se percepcije ne mogu shvatiti kao stvarno
korištenjem ES stvara se bolja osnova za njegovo
iskustvo nego apstrakcija oslonjena na nešto što
učenje. Kada je sustav u mogućnosti automatski
se dogodilo [41]. Trist, jedan od utemeljitelja
prepoznati novi obrazac korištenja, otvara se
socio-tehničkog koncepta, [44] predlaže analizu
mogućnost povezivanja novog obrasca korištenja
dvije vrste okruženja, jedna je kontekstualna,
sa novim ponašanjem inženjera znanja koje je
odnosno bavi se širim okruženjem, dok je druga
proizašlo iz novih zadaća. Te nove zadaće nastaju
transakcijska, odnosno bavi se užim okruženjem.
uslijed promjene u stvarnosti, te pokreću novo
Percepciju možemo povezati s transakcijskim,
ponašanje inženjera znanja. Na ovaj način ES
odnosno užim okruženjem, dok perspektive
prepoznaje to novo ponašanje, odnosno ako se
možemo shvatiti kao šire okruženje. Zamjenjujući
uzme da je ono rezultat novonastale stvarnosti
percepcije perspektivama u procesu donošenja
socio-tehničkog sustava, možemo tvrditi da na
odluka stvaramo temelj za kvalitetniju analizu
ovaj način ES uspješno prepoznaje te promjene.
prilikom donošenja odluka.
Ovaj pristup u inženjerskom smislu omogućuje
Stoga je potvrda postavljene hipoteze
da se postojećim sustavima dodaju svojstva
izbjegavanja određenih zamki u predloženom
koja omogućuju organski razvoj, te je taj proces
modelu poučavanja mišljenja, kao što su prema [18]:
temeljen na ES i čovjeku, koji zajedno uočavaju
1. Izbjegavanje privida da razumijemo prošlost
promjene u stvarnosti.
čime izbjegavamo poticanje prekomjerne
Kao primjer može se uzeti senzor u
pouzdanosti u sposobnost predviđanja
automobilu koji reagira na prisutnost alkoholnih
budućnosti
para u unutrašnjosti zaključujući da je vozač pod
2. Izbjegavanje prevlasti asimetrije rizika,
utjecajem alkohola. U slučaj kada je u automobilu
(pozitivan je ishod dvostruko poželjniji)
razbijena boca s alkoholom senzor će blokirati
3. Izbjegavanje procjenjivanja posljedica
pokretanje vozila, što je kriva odluka sustava jer
trenutačne razine uloženog napora i prisutnosti
ne odgovara realnosti. Ako pak sustav umjesto
nezadovoljenih zahtjeva i
senzora koristi podatke o ponašanju vozača, vrlo
4. Odustajanje od rješenja složenog pitanja
lako može kvantitativno kreirati obrasce koje ES
izgradnjom pojednostavljujućih pitanja tako
prepoznaje te preko njih uči kroz vrijeme uporabe.
da u sjećanje prizivamo neke recentnije
Budući je rješenje temeljeno na obrascima
ili istaknutije događanje koje vežemo uz
softversko jeftinije je i lakše za implementaciju od
reprezentativnost uzorka ili najdostupniju
onog senzorskog odnosno hardverskog.
informaciju.
Iz gore navedenog primjera uviđamo da je
svjesnost temelj za donošenje odluke, te sukladno
Jurić [45] objašnjavao pluri-perspektivnost
modelu iz slike 3, čini temeljnu sastavnicu
kao koncept koji se referira na inkorporaciju i
organskog procesa korištenja ES koji da bi dao
posredovanje kroz dijalog ne samo znanstvenih,
performanse koje mogu odgovoriti na promjene u
nego i ne-znanstvenih (tj kulturnih) kontribucija,
okruženju, odnosno realnosti, mora uključivati i
uključujući i različite načina razmišljanja, različite
tehnološku i ljudsku komponentu.
tradicije mišljenja i kulture, odnosno različitim
Rezultat svake odluke socio-tehničkim
pogledima koji počivaju na kulturnim, spolnim,
sustavom kojeg čine inženjer znanja i ES s UI se
vjerskim, političkim i drugim specifičnostima. To
reflektira na postojeće znanje sustava, stvarajući
je potpuna analogija s hermeneutičkim pristupom
novo znanje koje se pohranjuje u sustav. Bitno
ontologije ES
je napomenuti da to znanje ovisi o kontekstu
Ako se promatra kapacitet ES kroz tehnološke
u kojem je nastalo. Za nove odluke potrebna
mogućnosti povezivanja inženjera znanja sa
je svjesnost o kontekstu u kojem je postojeće
širim brojem ljudi za potrebe dijaloga, u svrhu
znanje nastalo ali i novom kontekstu iz kojeg
donošenja kvalitetne odluke, može se primijetiti
mogućnost refleksije individualne percepcije s
9
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
različitim perspektivama.
Odluka kao svjesni akt volje, odnosno čin
Kao platforma koja omogućuje pluri-
izbora kojim završava stadij “odlučivanja”
perspektivne procese može se navesti primjer
(deliberacije, osvještavanja, ocjene i borbe
Amazon Mechanical Turk platforme, za
motiva), smišljen je i izabran oblik aktivnosti
distribuciju zadataka velikom broju osoba,
objektiviziranja koje se promeće u stvarnost.
odnosno agenata, čija se onda subjektivna
Misao je doživljaj kojim se utvrđuje postojanje
interpretacija, odnosno percepcija pretvara
različitih pojava, određuju svojstva i otkriva
u pluri-perspektivu koja je temeljena na
“stanje stvari”.
intersubjektivnom dogovoru, [46].
Čuvstvo je psihički proces koji odražava
subjektivan odnos čovjeka prema objektivnom
5. Zaključak
zbivanju u njegovoj okolini.
Svjesnost je sposobnost razmišljanja i
5. Conclusion
rasuđivanja o stvarnosti koja nas okružuje.
U radu su u prvom dijelu prezentirana
Proces svjesnost, čuvstvo, misao i odluka
publicirana provedena istraživanja o donošenju
je osnova naše interakcije s realnošću, te nam
odluka koje su proglašene uspješnim prema
je želja u daljnjim istraživanjima sagledati
mjerilima ekonomskih znanosti. Uz pomoć
taj proces iz socio-tehničke perspektive, kroz
umjetne inteligencije pretraživanja su ukazala
nedualistički pristupu, koji gleda socio i tehno
kako se radi o dva gotovo identična primjera
kao kompleksan entitet koji je zavisna varijabla
s vremenskom odstupnicom od 30-tak godina
od promjena u okruženju.
koja su uporabljena kao podloga poučavanja.
Iz perspektive socio-tehničkih sustava
Osnova poučavanja je povezana s inženjerima
obrađene u ovom radu moguće je zaključiti
znanja - novom profilu stručnjaka umjetne
da je svjesnost kao svojstvo neophodna pri
inteligencije koji kognitivnim i bihevioralnim
donošenju odluka. U ovom stadiju tehnološkog
inženjerstvom proširuju mogućnost poučavanja
razvitka ljudsko biće može imati svjesnost
iz umjetne inteligencije. U drugom dijelu rada
prema okruženju, međutim informacijsko-
su prezentirana originalna istraživanja obojice
komunikacijske tehnologije mogu imati
autora koji rezultira prepoznavanjem originalnog
„svjesnost“ o promjenama u realnosti kroz
koncepta donošenja odluka koji se profilirao iz
prepoznavanje promjena u obrascima korištenja
obrađenog istraživanja umjetne inteligencije i koji
znanja koja nudi ES. Na taj način moguće je
se potvrdio na velikom broju primjera iz prakse
ponuditi korisniku nove funkcionalnosti ili nova
čak i u provjeravanim obrnutim redoslijedima.
znanja potrebna za rješavanje izazova koje pruža
Odluka je rezultat misli i čuvstva.
novonastala realnost, kroz ponavljanje procesa
svjesnost, čuvstvo, mišljenje i odluka.
6. Reference
6. References
[1]
Balaž Z.; Meštrović K.; Učenje i
[3]
Balaž Z.; Primjena ekspertnih sustava u
poučavanje iz umjetne inteligencije; TVZ -
rješavanju problema el. magnetske kom-
Tehničko veleučilište u Zagrebu; Polytech-
patibilnosti; Seminarski rad - Organiza-
nic & Design; Vol. 2, No1; pp 9-14; 2014.
cija i metode znanstveno-istraživačkog
rada; Online baze podataka - Priručnik
[2]
Balaž Z.; Odabrana poglavlja predavanja i
za pretraživanje; FESB, Doktorski studij
vježbi; Kolegij UI-ExSys; TVZ-Tehničko
elektrotehnike i informacijske tehnologije;
veleučilište u Zagrebu; Elektrotehnički
Split,
2009.
odjel Specijalistički diplomski studij, III.
Semestar; Zagreb, rujan - prosinac 2013.
[4]
Stipaničev D.; Kolegij: Inteligentni sus-
tavi; Sveučilište u Splitu; FESB - Fakultet
10
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje;
[17]
Kahneman D.; Tversky A.; Prospect The-
Doktorski studij elektrotehnike i informaci-
ory: An Analysis of Decision under Risk;
jske tehnologije; Split,
2010.
Econometrica; Vol. 47; pp 263-291; 1979.
[5]
Lee A. S.; Thomas M. A.; Baskerville, R.
[18]
Kahneman D.; Tversky A.; The Framing of
L.; Going Back to Basics in Design: From
Decision and Psychology of Choice; Sci-
the IT Artifact to the IS Artifact; 2013.
ence; Vol. 211; pp 453-458; 1981.
[6]
Hevner A. R.; March S. T.; Park, J.; Ram
[19]
Newell A.; Simon H. A.; The logic theory
S.; Design science in information systems
machine; IRE Transactions on Information
research. MIS Quarterly; No 28(1); pp 75-
Theory - IT; Vol.2(3); pp 61-79; 1956.
105; (2004).
[20]
Newell A.; Shaw J. C.; Simon H. A.;
[7]
Orlikowski W. J.; Scott S. V.; 10 Socio-
Chess-playing programs and the problem
materiality: Challenging the Separation of
of complexity; IBM Journal of Research
Technology, Work and Organization. The
and Development; Vol.2; pp 320-335;
academy of management annals, No2(1);
1958.
pp 433-474; 2008.
[21]
Newell A.; Shaw J. C.; Simon H. A.;
[8]
Ropohl G.; Philosophy of Socio-Technical
Elements of a theory of human problem
Systems. Techné: Research in Philosophy
solving; Psychological Review Vol.65; pp
and Technology, No4(3); pp 186-194;
151-166; 1958.
(1999).
[22]
Newell A.; Simon H. A.; GPS: A pro-
[9]
www. functionalneurology.com/materi-
gram that simulates human thought; In H.
ale/224_XXII_1/2108the%20bicamiral/
Billings (Ed.) ; pp. 109-124; Munchen, R.
mind
Oldenbourg, 1961.
[10]
Kostović I.; Judaš M.; Radoš M.; Kale-
[23]
Newell A.; Simon H. A.; GPS: Computers
mber P.; Srbljinović A.; Socijalni mozak
in psychology; In Luce R.D.; Busch R.R.;
javno predavanje - Tjedan mozga u Hrvat-
Galanter E. (Eds.); Handbook of matemati-
skoj; Hrvatsko društvo za neuroznanost,
cal psychology; Vol.1; pp. 361-428; New
Zagreb, 2014.
York; Wiley; 1963.
[111
Balaž Z.; Javno predavanje; Tjedan
[24]
Simon H. A.; Newell A.; Information
mozga u Zagrebu; Mozak fleksibilni
processing in computer and man; American
samoregulirajući entitet; Zagreb, 2014.
Scientist; Vol.52; pp. 281-300; 1964.
[12]
Wilber K.; Teorija svega: integralna vizija
[25]
Newell A.; Simon H. A.; Human Problem
za biznis, politiku, znanost i duhovnost;
Solving. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-
Prijevod Diego Sobol; ISBN 953-6391-12-
Hall. 1972.
0; UDK 001.92-101.1; Gorin; Rijeka 2004.
[26]
Newell A.; Simon H. A.; Computer science
[13]
Wilber K.; Kratka povijest svega; Prijevod
as empirical inquiry: Symbols and search;
Diego Sobol; ISBN 953-6391-13-9; UDK
Communications of the Association for
001.92-101.1; Gorin; Rijeka, 2005.
Computing Machinery; Vol.19(3); pp 113-
126; 1975 ACM Turing Award Lecture;
[14]
Kahneman D.; Misliti, brzo i sporo;
1976.
Prijevod Zvonko Pavić; ISBN 978-953-
14-1483-8; CIP 857332; Mozaik knjiga;
[27]
Simon H. A.; Newell A.; Information
Zagreb, 2013.
processing language V on the IBM 650;
Annals of the History of Computing; Vol.
[15]
Tversky A.; Kahneman D.; Belief int he
8; pp 47-49; 1986.
Law of Small Numbers; Psychological
Bulletin; Vol.76; pp 105-110. 1971.
[28]
Simon H. A.; Experiments with a heuristic
compiler; Journal of the Association for
[16]
Tversky A,; Kahneman D.; Availability: A
Computing Machinery; Vol.10; pp 493-
Heuristic for Judging Frequency and Prob-
506; 1963.
ability; Cognitive Psychology ;Vol.5; pp
207-232; 1973.
[29]
Simon H. A.; Motivational and Emo-
tional Controls of Cognition; Psychological
Review; Vol. 74; No1; pp 29-39; 1967.
11
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
[30]
Simon H. A.; The structure of ill-structured
[39]
Wiener N.; The human use of human be-
problems; Artificial Intelligence; Vol.4; pp
ings: Cybernetics and society; No. 320;. Da
181-202; 1973.
Capo Press, pp 24; 1954.
[31]
Simon H. A.; The design of large comput-
[40]
Ashby W. R.; An introduction to cyber-
ing systems as an organizational problem;
netics; Chapman & Hall; Vol. 2; pp 25;
Organisatiewetenschap en praktijk; Leiden:
London, 1956.
H. E. Stenfert Kroese B. V.; pp. 163-180;
[41]
Borš V.; Integralna teorija Kena Wilbera;
1976.
Filozofski fakultet u Zagrebu; FF press;
[32]
Simon H. A.; Artificial intelligence systems
ISBN 978-953-175-385-2; pp 109; Zagreb,
that understand. Proceedings of the Fifth
2012.
International Joint Conference on Artificial
[42]
De Chardein P. T.; Ljudska snaga; Napri-
Intelligence; Vol.2; pp 1059-1073; 1977.
jed; Prijevod Mirjana Dobrović; ISBN 86-
[33]
Simon H. A.; Search and reasoning in prob-
349-0286-2; CIP 141.155; Zagreb, 1991.
lem solving. Artificial Intelligence; Vol. 21;
[43]
Matulić T.; Metamorfoze kulture; Tertium
7-29; 1983.
mullenium; ISBN 9789-5324-1161-14; CIP
[34]
Gardner H.; Frams of Minde: The Theory
686343; Zagreb, 2009.
of Multiple Intelligences; New York; Basic
[44]
Trist E.; The evolution of socio-technical
Books; 1983.
systems, Occasional paper; 2; 1981.
[35]
Norman D. A.; Cognitive engineering; User
[45]
Jurić H.; Multi-Disciplinarity, Pluri-Per-
centered system design; pp 31-61; 1986.
spectivity and Integrativity in the Science
[36]
Homme L.; Baca P. C.; Cottingham L;
and the Education; The Holistic Approach
What behavioral engineering is; The Psy-
to Environment; No 2/13; pp 85-90; ISSN
chological Record; 1968.
1848-0071; UDC 141+165=111;2012.
[37]
Balaž Z.; Uloga inženjera znanja u
[46]
Buhrmester M.; Kwang T.; Gosling S. D.;
održavanju aerodromskih i tunelskih
Amazon’s Mechanical Turk a new source
ekspertnih sustava; Članak pripremljen za
of inexpensive, yet high-quality, data?;
ETO Zbornik TVZ; Vol. 1, No.1; svibnja
Perspectives on Psychological Science; No.
2014.
6; Vol.1; pp 3-5. 2011.
[38]
Järvinen P.; On mechanistic vs. self-steer-
ing views of human being in information
systems theory vs. practice. - available;
2006.
AUTORI · AUTHORS
Zdenko Balaž - nepromijenjena biografija
Sergej Lugović - nepromijenjena biografija
malazi se u časopisu P&D Vol.2, No.1, 2014.
nalazi se u časopisu P&D Vol.1, No.1, 2014.
Korespondencija:
lugovic.sergej@gmail.com
12
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
PROVEDBENI MEHANIZMI U OBNOVI ZGRADA I SANIRANJA
POSLJEDICA POPLAVE NA PODRUČJU VUKOVARSKO-SRIJEMSKE
ŽUPANIJE
IMPLEMENTATION MECHANISMS IN RECONSTRUCTION OF
BUILDINGS AND REMEDIATION OF FLOOD DAMAGE IN THE
TERRITORY OF VUKOVAR-SRIJEM COUNTY
Borka Bobovec, Ružica Mandić
Ministarstvo graditeljstva i prostornoga uređenja RH
Sažetak
Programom obnove i saniranja posljedica
consent to the manner of house reconstruction.
katastrofe na području Vukovarsko-srijemske
Furthermore, the course of action, flow sheet
županije - obnova zgrada koji je donesen u srpnju
and list of activities of competent services are
2014. godine utvrđene su mjere i način provedbe
prescribed, in order to reduce idle time to a
mjera sanacije i obnove zgrada. Propisan je
minimum and to have the deadlines set by the
jednostavan postupak i dokumentacija koju je
Programme met in the best possible way.
potrebno prikupiti za donošenje Odluke o obnovi.
Key words: documentation, reconstruction, flood,
Pribavljanje najvećeg dijela dokumentacije
programme, residential building
stavljeno je u obvezu institucijama, dok korisnik
obnove nema nikakvih zaduženja već samim
1. Uvod
potpisom Izjave daje suglasnost na način obnove
kuće. Također je propisan tijek, hodogram i popis
1. Introduction
aktivnosti nadležnih službi sa ciljem što manjeg
praznog hoda i što kvalitetnijeg ispunjenja rokova
Stanovanje određujemo kao najvažniju
propisanih Programom.
sastavnicu socijalnog razvoja društva, stoga je
stanovanje društveno regulirano i kontrolirano
Ključne riječi: dokumentacija, obnova, poplava,
područje, ne samo po pitanju dostupnosti
program, stambena zgrada
ostvarivanja prava na stan, već i po pitanju
osiguranja osnovnog standarda i kvalitete
Abstract
stanovanja. Stoga stanovanje zaslužuje iznimnu
By the Programme of reconstruction and
pažnju u planiranju, projektiranju i gradnji,
remediation of disaster consequences in
bez obzira da li se radi o individualnim ili
the territory of Vukovar-Srijem County -
društvenim naporima da se osigura stambeni
reconstruction of buildings as adopted in July
prostor, a kvaliteta pojedinačnog stana ili
2014, remediation measures and measures for
stambene zgrade, mora se zasnivati na vrsnoći,
the reconstruction of buildings, as well as the
principima održivosti i kvaliteti izvedbe. [1]
method for their implementation were established.
Ova odrednica koja državu stavlja u prvi plan,
A simple procedure has been prescribed,
posredno je odredila i angažman države u
including the necessary documentation to be
saniranju posljedica poplave.
collected for the issuance of the Decision on
Nakon katastrofalnih poplava u svibnju
reconstruction. The obligation of collecting most
2014. godine u Vukovarsko-srijemskoj županiji
of the documents has been placed under the
donesen je Zakon [2] s ograničenim rokom
responsibility of institutions, whilst reconstruction
trajanja, kojim je uređen način i postupak
beneficiaries have no other obligation than
donošenja programa, mjera i aktivnosti koje
giving, by signing the respective Statement, their
su u kratkom roku trebale riješiti posljedice
13
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
poplave. Nakon toga u srpnju je donesen
2. Propisana dokumentacija potrebna za
Program [3] koji je utvrdio mjere, način i
donošenje odluke o obnovi oštećenih
postupke provedbe sanacije i obnove zgrada.
stambenih zgrada
Provedbom odredaba Programa na terenu
utvrdilo se da jedan dio stambenih zgrada
2. The documents required in order to
kao i pomoćnih i gospodarskih zgrada koje
adopt the decision on the reconstruction
su u funkciji stambenih zgrada koje su
of damaged residential buildings
oštećene djelovanjem poplava nisu definirane
Programom, te se ukazala potreba da se iste
Propisivanjem dokumentacije potrebne za
uvrste u Program. Iz tog je razloga Vlada
donošenje odluka o obnovi stambenih zgrada
Republike Hrvatske 26. studenog 2014.
osigurano je da se u što kraćem vremenskom
donijela Izmjene i dopune Programa obnove
razdoblju učinkovito skrate postupci i omogući
i saniranja posljedica katastrofe na području
djelovanje na terenu, budući su Programom
Vukovarsko-srijemske županije - obnova
utvrđeni načini obnove i sanacije stambenih
zgrada [4] (Program). Ovim se izmjenama i
zgrada. Obnova i sanacija moguća je na tri načina:
dopunama Programa osim dosadašnjih četiri (4)
direktnom isplatom novčanih sredstava vlasnicima
kategorije građevinskih oštećenja definira pet
stambenih zgrada za 0., I. i II. kategoriju oštećenja,
(5) kategorija građevinskih oštećenja na način
organiziranom obnovom i popravkom stambenih
da se dodaje 0. kategorija oštećenja stambenih
zgrada 0., I., II. i III. kategorije oštećenja, te
zgrada, a za koje je utvrđeno da se nalaze na
uklanjanje konstruktivno nestabilnih zgrada IV.
poplavnom području i koje imaju oštećenja od
kategorije oštećenja i izgradnja novih, zamjenskih
djelovanja vode (slika 1), a nisu zgrade I., II.,
zgrada. [6] Kako bi se mogla provesti obnova
III. ili IV. kategorije oštećenja.
i popravak oštećenih zgrada Programom je
precizirana i propisana dokumentacija potrebna za
donošenje Odluke o obnovi, čije prikupljanje je
najvećim dijelom stavljeno u nadležnost institucija,
a sve kako bi se maksimalno skratilo potrebno
vrijeme i sam postupak, te otklonilo dodatno i
nepotrebno opterećenje korisnika obnove koji
samim potpisom Izjave daje suglasnost na način
obnove kuće. Angažirane su javne službe s ciljem
učinkovitog i brzog djelovanja u stvaranju podloge
za obnovu i sanaciju stambenih zgrada.
Tako je za organiziranu obnovu stambenih
zgrada 0., I., II. i III. kategorije oštećenja za
donošenje Odluke o obnovi propisana slijedeća
Slika 1 Stambena zgrada 0. kategorije oštećenja, lipanj
dokumentacija: 1. Zapisnik o procjeni građevinskih
2014., Izvor: Ministarstvo graditeljstva i prostornoga
uređenja
oštećenja koji sadrži obavezne priloge u vidu
Figure 1 Residential building with 0 categorie of damage,
osnovnih podataka o stambenoj zgradi, zatim
June 2014 Source: Ministry of Construction and Physical
opis oštećenja s dokaznicom mjera i skicama
Planning
te fotodokumentacija stambene zgrade izvana i
iznutra. Preporučeno je dostaviti slike pročelja
Za vrijeme katastrofalnih poplava stanovnici
(slika 2), svih prostorija i pozicije stambene zgrade
tih područja, većinom ruralna domaćinstva,
kao i gospodarskih i pomoćnih zgrada koje su
evakuirani su iz svojih domova. Zakon je
u funkciji stambene zgrade. Nadalje, ukoliko
donesen u vrlo kratkom roku, kao i Program,
je potrebno, statičke proračune te obavezno
a sve s ciljem stvaranja uvjeta za uspostavu
troškovnik svih radova obnove.; 2. Dokumenti
normalnog života na području zahvaćenog
u svrhu provjere prava korisnika obnove i 3.
katastrofalnim poplavama. [5]
14
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
pravo na obnovu, precizirana je i propisana
dokumentacija potrebna za provedbu obnove
na terenu. Zakonom i Programom je određeno
da popravak zgrade, isplatu novčanih sredstava
umjesto popravka, odnosno izgradnju nove
zgrade, na temelju Odluke o obnovi, provodi
Agencija za pravni promet i posredovanje
nekretninama (APN), sama, putem ovlaštenog
arhitekta, ovlaštenog inženjera odgovarajuće
struke, odnosno izvođača, odnosno da je ista
agencija nositelj investicijskih poslova obnove
i sanacije zgrada, te je u njihovoj nadležnosti
prikupljanje i izrada dokumentacije potrebne
Slika 2 Fotodokumentacija stambene zgrade predviđene
za obnovu - pročelje, lipanj 2014., Izvor: Ministarstvo
za provedbu obnove. Kako bi se investicijski
graditeljstva i prostornoga uređenja
ciklus mogao nesmetano odvijati, bilo je nužno
Figure 2 Photo documentation of residential building
jasno odrediti i propisati dokumentaciju za
planned for reconstruction - facade, June 2014. Source:
Ministry of Construction and Physical Planning
organiziranu obnovu za stambene zgrade 0., I.,
II. i III. kategorije oštećenja kao i za izgradnju
Izjava suglasnosti vlasnika, odnosno posjednika
nove stambene zgrade. Tako su kao obavezni
na Zapisnik i obim radova obnove. Po dostavi
propisani ugovori s izvođačima, stručnim
dokumentacije i obradi iste od strane nadležnih
nadzorom i službom koordinacije, građevinski
službi donosi se Odluka o obnovi. Kako je
dnevnik, izvješća o provođenju radova obnove,
Program predvidio i isplatu novčanih sredstava za
te zapisnik o završetku radova obnove stambene
stambenu zgradu 0., I. i II. kategorije oštećenja,
zgrade i primopredaji iste, uključivo izjava
ukoliko vlasnik, odnosno korisnik tako odluči,
izvođača o izvedenim radovima kao i završno
za donošenje Odluke o obnovi potrebno je bilo
izvješće nadzornog inženjera. Za isplatu novčanih
prikupiti istovrsnu dokumentaciju kao pod točkom
sredstava gdje korisnici sami obnavljaju svoje
1. i 2., dok je točka 3. Izjava suglasnosti vlasnika
stambene zgrade, za stambenu zgradu 0., I. i II.
za isplatu sredstava, ono što razlikuje ova dva
kategorije oštećenja propisan je samo zapisnik o
postupka. Po provjeri zaprimljenih dokumenata
završetku radova obnove kojim se dokazuje da je
donosi se Odluka o obnovi. I kao posljednja,
obnova i provedena.
propisana je dokumentacija za izgradnju nove
Kako su Programom obuhvaćene i zgrade
stambene zgrade koja je potrebna za donošenje
javne namjene kao i gospodarske zgrade, za
Odluke o obnovi. Tu je pod br.1. Zapisnik
donošenje odluke o obnovi na odgovarajući
građevinske inspekcije i povjerenstva za procjenu
se način primjenjuju odredbe o prikupljanju
oštećenja, zatim pod 2. Dokumenti u svrhu provjere
dokumentacije za stambene zgrade.
prava korisnika obnove i 3. Izjava suglasnosti
vlasnika na tipski projekt nove stambene zgrade.
4. Aktivnosti nadležnih službi u
prikupljanju dokumentacije
3. Propisana dokumentacija potrebna za
provedbu obnove oštećenih stambenih
4. Activities conducted by the competent
zgrada
services in the process of acquiring the
documents
3. The documents required for the
implementation of the reconstruction of
Zakonom je određeno da Odluka o obnovi nije
upravni akt, te je time omogućeno skraćivanje
damaged residential buildings
rokova prema upravnom postupku i učinkovitije
U odnosu na Programom propisane načine
provođenje obnove i vraćanja stanovnika u
obnove i sanacije stambenih zgrada i Odluke
njihove domove. Programom je predviđen
o obnovi kojom se korisnicima utvrdilo
i opisan popis dokumentacije potrebne za
15
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
donošenje Odluke o obnovi i samoj provedbi
obnove, a također je propisan i tijek prikupljanja,
odnosno hodogram i zaduženja nadležnih službi
pri izradi i pribavljanju dokumentacije.
Zapisnik o procjeni građevinskih oštećenja
s pripadajućim prilozima, koji je bio temeljni
dokument za obnovu oštećenih stambenih
zgrada, izradila je Hrvatska komora inženjera
građevinarstva, odnosno njezini članovi, ovlašteni
inženjeri građevinarstva [7], dok je Zapisnik
građevinske inspekcije i povjerenstva za procjenu
oštećenja izrađivao građevinski inspektor i
Slika 3 Izgradnja nove stambene zgrade prema tipskom
služba koordinacije, direktnim izvidom na
projektu, studeni 2014., Izvor: Ministarstvo graditeljstva i
prostornoga uređenja
terenu. Kako bi pravo na obnovu bilo nesporno
utvrđeno, identifikaciju i provjeru prava korisnika
Figure 3 Construction of the new residential building in
accordance with the type project, November 2014, Source:
obnove, temeljem podataka Ministarstva
Ministry of Construction and Physical Planning
pravosuđa i Državne geodetske uprave o
vlasnicima i posjednicima stambenih zgrada,
Rješenje o tipskom projektu. Odluku o obnovi
te prijavama prebivališta ili boravišta, provodi
izrađuje pravna služba Ministarstva graditeljstva
i utvrđuje građevinska inspekcija Ministarstva
i prostornoga uređenja za sve slučajeve obnove,
graditeljstva i prostornoga uređenja u suradnji
pa tako i za nove kuće. Do sada su uklonjene 284
s Ministarstvom unutarnjih poslova i jedinicom
srušene i ruševne građevine, no nije na svima i
lokalne samouprave. Izjavu o suglasnosti
predviđena i izgradnja novih, zamjenskih kuća,
vlasnika, odnosno posjednika na Zapisnik i obim
budući isto ovisi o zadovoljavanju svih uvjeta koji
radova obnove, Izjavu suglasnosti vlasnika za
su potrebni za izgradnju zamjenske kuće. U nekoj
isplatu sredstava i Izjavu suglasnosti vlasnika
od faza obnove (slika 4) početkom studenog 2014.
na tipski projekt nove stambene zgrade izrađuje
godine bilo je 1.811 obiteljskih kuća od kojih dio
služba koordinacije, a potpisuje vlasnik, odnosno
obnavljaju sami vlasnici uz novčanu pomoć države,
posjednik koji svojim potpisom prihvaća Zapisnik
a dio kuća, sukladno odluci vlasnika, obnavlja se
o procjeni građevinskih oštećenja i daje suglasnost
organizirano. [9]
na predviđeni obim i vrstu radova obnove, i to
je jedini dokument koji korisnik obnove treba
pribaviti. Ovakvim postupkom i procedurama
osigurano je da korisnici obnove u što kraćem
roku i bez nepotrebnih administrativnih prepreka
ostvare pravo propisano Zakonom.
Kako je Programom propisana veličina tipske
nove kuće ovisno o broju članova domaćinstva,
donesena su i dodatna pojašnjena ostvarivanja
ovog prava koje ima obiteljska ili druga zajednica
osoba koje zajedno žive i podmiruju troškove
života, a isto se dokazuje potpisanom izjavom
korisnika prava na obnovu da su članovi zajednice,
Slika 4 Stambena zgrada u tijeku obnove, rujan 2014., Izvor:
Ministarstvo graditeljstva i prostornoga uređenja
odnosno prijavom prebivališta ili boravišta. Izjavu
supotpisuje i čelnik jedinice lokalne samouprave.
Figure 4 Residential building during renovation, September
2014 Source: Ministry of Construction and Physical
Izgradnja novih stambenih jedinica (slika 3)
Planning
predviđena je temeljem Tipskog projekta koji
izrađuju ovlašteni projektanti, [8] a Ministarstvo
Agencija za pravni promet i posredovanje
graditeljstva i prostornoga uređenja izdaje
nekretninama (APN) je nositelj investicijskih
16
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
poslova obnove i sanacije zgrada, i u njihovoj je
nadležnosti prikupljanje i izrada dokumentacije
potrebne za provedbu obnove. Nakon provedenih
javnih poziva i zaključenih ugovora za
projektiranje, nadzor, poslove koordinacije i
građenje, radovi na obnovi stambene zgrade
započinju upisom u građevinski dnevnik. Po
završetku radova za slučaj organizirane obnove ili
izgradnje nove zgrade zapisnik potpisuju vlasnik,
odnosno posjednik, izvođač, stručni nadzor,
služba koordinacije i APN, te isti predstavlja
Slika 5 Prikaz aplikacije eObnova na ekranu, prosinac 2014.,
Izvor: Ministarstvo graditeljstva i prostornoga uređenja
dokument kojim se dokazuje ispunjenje ugovornih
Figure 5 Display of the eReconstruction application,
obveza izvoditelja. Zapisnik o završetku radova
December 2014 Source: Ministry of Construction and
u slučaju obnove isplatom novčanih sredstava
Physical Planning
potpisuju vlasnik i služba koordinacije. Po
samo pet mjeseci nakon poplava, riješeno 100%
dovršetku radova izvješća stručnog nadzora i
nespornih odluka o obnovi, od čega je završeno
službe koordinacije dostavljaju se APN-u jednom
oko 30% stambenih zgrada a oko 70% je u nekoj
tjedno kako bi se koristili u svrhu praćenja
fazi izvedbe radova, te da je postignuta vrlo
provedbe ovog Programa.
visoka učinkovitost Programa.[10] Do 3. studenog
Za praćenje aktivnosti vezanih uz obnovu
2014. donijeto je 1.811 odluka o obnovi, od čega
poplavljenih područja, te kao instrument
992 kuće obnavljaju vlasnici sami uz novčanu
potpore u donošenja odluka o obnovi izrađena
pomoć države u iznosu od 40.000,00 odnosno
je geoinformatička aplikacija „eObnova“ (slika
70.000,00 kuna ovisno o stupnju oštećenja, a 819
5) koja sadrži potrebne podatke Ministarstva
kuća obnavlja država, u što su uračunate i 184
unutarnjih poslova o prebivalištu osoba, podatke
nove kuće. [11]
iz zemljišnih knjiga o vlasništvu nekretnina,
podatke o posjedu iz Državne geodetske uprave,
5. Zaključak
ortofoto snimke i prostorne planove. Neposredno
nakon poplave, Programom je utvrđeno da na
5. Conclusion
terenu postoji 2.689 stambenih zgrada oštećenih
Za takvu vrstu problema, odnosno djelovanje
poplavama za koje je bila predviđena obnova i
u trenutku elementarne nepogode, teško je ili
sanacija. Početkom prosinca 2014. godine još
nemoguće ponuditi instant odgovore, što se
uvijek postoji cca 900 kuća za koje nije donesena
posljedično i osjetilo na dinamici izvođenja
odluka o obnovi zbog upitnog imovinskog-
radova, međutim za logiku Programa upravo
pravnog statusa. Tijekom kontrole dostavljene
je bitan proces samog razmišljanja u trenutku
dokumentacije uočen je veliki broj nesređenih
stvaranja. Programiranje za razliku od izvođenja
vlasničkih odnosa u pretežito ruralnom području
radova koji konkretiziraju sam Program,
što otežava brzo i učinkovito djelovanje. Također
otvaraju se mogućnosti implementacije novih
su, prilikom identifikacije i utvrđivanja prava
ideja i brzog djelovanja. U trenutku izrade
na obnovu, uočene nedosljednosti kod prijava
Programa, neposredno nakon poplava, nisu u
prebivališta, za dio podnesenih prijava biti će
cijelosti bile poznate sve činjenice i razmjeri
nužna dopunska kontrola podataka od strane
katastrofe. Tijekom provedbe ukazala se potreba
MUP-a.
za uvođenjem dodatne nulte kategorije oštećenja
Nakon izvida na terenu i provjere prava
zgrada koje su imale poplavljene podrume ili
korisnika na obnovu, uz korištenje aplikacije
pojavu kapilarne vlage preko nadtemeljnih
eObnova, donose se Odluke o obnovi i možemo
zidova, a nije ih bilo moguće definirati postojećim
zaključiti da je, uz sve navedene probleme na koje
odredbama Programa. Nakon izvida na terenu
se nailazi prilikom prikupljanja dokumentacije i
i provjere prava korisnika na obnovu, uz
provedbe obnove nevezano uz Zakon i Program,
17
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
korištenje aplikacije eObnova, stvoreni su uvjeti
prosinca, znači pet mjeseci nakon početka
za donošenje Odluka o obnovi. Početni broj
provedbe, još oko 900 kuća na području koje je
Programom utvrđenih stambenih zgrada oštećenih
bilo zahvaćeno poplavom za koje nije donesena
poplavama za koje je bila planirana obnova i
odluka zbog nejasnog imovinsko-pravnog statusa.
sanacija, izmijenjen je tijekom postupka, sve
Bez obzira na sve poteškoće Program je pokazao
nakon sistematiziranja i provjere zaprimljene
potencijal koji imaju kontrolirani investicijski
dokumentacije. Možemo reći da je početkom
ciklusi u slučajevima brzog djelovanja s
ograničenim vremenskim razdobljem.
6. Refrenece
6. References
[1]
***(2013.), Arhitektonske politike Repub-
[6]
https://www.hgk.hr/djelatnost/gosp_gra-
like Hrvatske 2013 - 2020., ApolitikA,
diteljstvo/poziv-za-sudjelovanje-na-inform-
Nacionalne smjernice za vrsnoću i kulturu
ativno-edukativni-modul-5-stanovanje-
građenja, [ur. Knifić Schaps, H.], Hrvatska
apolitika : 01.12.2014.
komora arhitekata; Ministarstvo graditeljst-
[7]
Sever, Z.; Završki, I.; Zamolo, M.; Na-
va i prostornoga uređenja, 78-83, Zagreb
hod, M-M.;Mihić, M., (2014.), Aktivnosti
[2]
***(2014.), Zakon o saniranju posljedica
HKIG-a u procjeni šteta na poplavljenim
katastrofe na području Vukovarsko-sr-
područjima u Slavoniji, Izazovi u gra-
ijemske županije, Narodne Novine, 77,
diteljstvu 2, Hrvatski graditeljski forum
26.06.2014:2-9, Zagreb
2014., Hrvatski savez građevinskih
inženjera, str.24-41, Zagreb
[3]
***(2014.), Program obnove i saniran-
ja posljedica katastrofe na području
[8]
Vrančić, T., (2014.), Svi dosadašnji
Vukovarsko-srijemske županije - ob-
vodostaji nadmašeni za cijeli metar,
nova zgrada, Narodne Novine, 82,
Građevinar, Hrvatski savez građevinskih
09.07.2014:20-26, Zagreb
inženjera, 2014(10):937-952, Zagreb
[4]
***(2014.), Izmjene i dopune Programa
[9]
http://hr.n1info.com/a8416/Vijesti/Obnova-
obnove i saniranja posljedica katastrofe na
poplavljenih-podrucja-Zavrseno-500-kuca.
području Vukovarsko-srijemske županije
html : 01.12.2014.
- obnova zgrada, Narodne Novine, 140,
[10]
Uhlir, Ž., (2014.), Obnova oštećenih kuća
28.11.2014:3-3, Zagreb
na poplavljenim područjima u Slavoniji,
[5]
Bobovec, B.; Mandić, R., (2014.),
Izazovi u graditeljstvu 2, Hrvatski gra-
Obnova stambenog fonda i saniranje
diteljski forum 2014., Hrvatski savez
posljedica katastrofalne poplave na
građevinskih inženjera, str.8-21, Zagreb
području Vukovarsko - srijemske županije,
[11]
http://www.mgipu.hr/default.
Polytechnic&Design, 2014[2(2)]:248-254
aspx?id=23696 : 01.12.2014.
AUTORI · AUTHORS
Borka Bobovec - nepromijenjena biografija
Ružica Mandić - nepromijenjena biografija
nalazi se u časopisu P & D Vol.2, No.1, 2014.
nalazi se u časopisu P & D Vol.2, No.2, 2014.
18
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
NOVI MJERNI INSTRUMENT U SUSTAVU UPRAVLJANJA
KVALITETOM TEHNIČKOG VELEUČILIŠTA U ZAGREBU
MEASURING INSTRUMENTS IN THE QTVZ QUALITY
MANAGEMENT SYSTEM
Predrag Valožić1
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Sažetak
Prijedlog i pojašnjenje primjene mjernog
process to which the stage of development is to be
instrumenta za objektivnu ocjenu postignuća u
determined and documented, "measuring points"
unaprjeđenju sustava kvalitete bilo koje razine
are placed. Measurement procedure based on the
od TVZ, preko odjela i zavoda do pojedinog
PDCA (W. E. Deming) cycle determines the phase
nastavnog predmeta ili projekta. U proces kojemu
of development.
se dokumentirano želi odrediti faza razvoja
Definition and implementation of a
postavljaju se "mjerne točke" te se po postupku
measurement instrument as one of the ISO
mjerenja temeljenom na PDCA (W. E. Deming)
procedures or a supplement to the procedure of
ciklusu određuje faza razvoja.
the internal judgment of the quality assurance
Definiranjem i implementacijom mjernog
system will facilitate the evaluation of
instrumenta kao jednog od HRN ISO 9001:2008
achievements in internal audits, equalize criteria
postupaka ili dodatka postupku unutarnje
of various teams during an audit and between
prosudbe sustava kvalitete, olakšat će se
them and align arguments in explanation of their
ocjenjivanje postignuća na internim auditima,
rating reports as well.
ujednačili kriteriji različitih timova tijekom
Operationalization of the described
jednog audita te među njima kao i argumentirano
methodology (measuring instrument) in the
obrazlaganje ocjena u izvješćima.
context of an integrated QTVZ will be carried out
Operacionalizacija opisane metodologije
by creating the ISO process with particularized
(mjernog instrumenta) u kontekstu integriranog
tasks, deadlines, and holders for other cyclic
QTVZ provest će se izradom ISO postupka
processes into TVZ. Making this, "measuring"
s konkretiziranim zadaćama, rokovima i
ISO process can be an integral part of further
nositeljima za ostale cikličke procese na TVZ-u.
implementation of ISO 9001:2008 QMS after the
Izrada tog, "mjernog" ISO postupka može biti
certification obtained in May 2014.
sastavni dio dalje implementacije ISO 9001:2008
Key words: Quality, higher education, quality
Sustava upravljanja kvalitetom nakon certifikata
management system, QMS, PDCA
dobivenog u svibnju 2014.g.
Ključne riječi: Kvaliteta, visoko obrazovanje,
Kratice i pojmovi
Sustav osiguranja i upravljanja kvalitetom,
Abbreviations and terms
SOUK, PDCA
AZVO Agencija za znanost i visoko obrazovanje
Abstract
TVZ Tehničko veleučilište u Zagrebu
The proposal of a measuring instrument and
SV Stručno vijeće TVZ-a
clarification of its application for an objective
assessment of the achievements in improving
SOUK Sustav osiguranja i upravljanja
the quality system of any level, from TVZ
kvalitetom
across departments and institutes to a particular
QTVZ Sustav osiguranja i upravljanja kvalitetom
teaching subject or project are presented. In the
TVZ-a
19
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
OK Odbor za kvalitetu TVZ-a
TVZ je politehnika (Polytechnic of Zagreb,
University of Applied Sciences).
UK Ured za kvalitetu TVZ-a
QTVZ je integrirani SOUK po ESG standardima i
ESG Standardi i smjernice u Europskom
ISO 9001:2008 normama. [1]
prostoru visokog obrazovanja
Dugoročnost strategije, misije i vizije, godišnji
VSM Viable System Model
ciklusi planiranja, izvršenja i analize postignuća.
Audit Periodična prosudba sustava kvalitete
Hijerarhijska organizacija sustava upravljanja
i njegova stupnjevita tranzicija od čistog
Kvaliteta1 u znanosti i visokom obrazovanju
akademskog ka korporacijskom [2].
predstavlja višedimenzionalan i dinamičan koncept
u kojem se naglasak stavlja na udovoljavanje
2. Sustav osiguranja kvalitete TVZ-a
općeprihvaćenim standardima i očekivanjima
QTVZ
društva u cjelini uz težnju ka stalnom unapređenju
svih procesa i njihovih ishoda.
2. The quality assurance system QTVZ
Unutarnji sustav osiguranja i unapređivanja
kvalitete sustav je mjera i aktivnosti kojima predmeti
TVZ kao visokoškolska institucija i studiji
vrednovanja osiguravaju svoju odgovornost za
na TVZ kao procesi prožeti su kvalitetom.
učinkovitost i ostvarivanje kvalitetnih ishoda
Nemoguće je pronaći sastavnicu TVZ-a ili proces
obrazovnih i znanstvenih aktivnosti.
koji ne bi imali utjecaja na ukupnu kvalitetu; bili
Vanjska neovisna periodična prosudba
bi suvišni. Kvaliteta (kakvoća) proizvoda, usluge
unutarnjeg sustava osiguranja kvalitete (audit)
pa tako i studija jest skupina ili sustav svojstava
je postupak prosudbe stupnja razvijenosti i
ali ne apsolutnih i izoliranih već relativnih u
učinkovitosti unutarnjega sustava osiguranja
odnosu na želje i potrebe korisnika (dionika),
kvalitete predmeta vrednovanja. Ishod ovoga
pojedinačnih i kolektivnih te društva u cjelosti.
postupka je izvješće s preporukama za poboljšanje
Kvaliteta je svojevrsna komunikacija studija
te certifikat koji izdaje AZVO.
kao procesa s određenim ishodima i dionika koji
u njemu sudjeluju s ciljem korištenja tih ishoda.
1. Uvod
Sadržaj te komunikacije su svojstva, preciznije -
svojstvene značajke kvalitete.
1. Introduction
TVZ nadzire, mjeri, analizira i poboljšava
Pet godina implementacije i evolucije sustava
svoje procese kako radi osiguranja sukladnosti
kvalitete na Tehničkom veleučilištu u Zagrebu
svojih usluga, ostvarenja zadovoljstva korisnika
(QTVZ) dovoljno je dugo razdoblje nakon kojega
i drugih zainteresiranih strana, ispunjenja
je moguće sažeti iskustva, ocijeniti postignuća
zakonskih i drugih zahtjeva vezano za proizvod
te ukazati na predstojeće bliže i dalje ciljeve
i uslugu, tako i radi ostvarenja stalnog
održavanja i unaprjeđenja sustava kvalitete
poboljšavanja učinkovitosti QTVZ.
te načine i mehanizme njihovih ostvarenja i
verifikacije.
2.1. Osiguravanje kvalitete kao pozadinski
Vanjsko vrednovanje sustava kvalitete kao
proces
i svi postupci certifikacije zasnivaju se na
2.1. Quality Assurance as a Background
argumentima vlastite ocjene (samoevaluacije i
Process
interni auditi ...) pa je od praktične koristi ukazati
na objektivnije načine vrednovanja sustava
Aktivnosti osiguravanja kvalitete primarne su
kvalitete nego li što je to ad-hoc osobna procjena
samo u radu sustava kvalitete u užem smislu
temeljena na dojmovima kratkotrajne pripreme i
(jezgra QTVZ). Za sve ostale organizacijske
još kratkotrajnijeg audita.
cjeline, radna tijela i timove te pojedince to su
Objektivni mjerni instrument kvalitete još
popratne, sekundarne ali neizbježne aktivnosti
je važniji ima li se u vidu složenost i dinamika
i popratni ishodi. Zato bi mogli zaključiti kako
procesa u sustavu kvalitete TVZ-a:
je osiguravanje kvalitete pozadinski proces svih
1Zakon o osiguravanju kvalitete u znanosti i visokom
ostalih procesa TVZ-a.
obrazovanju (Narodne novine broj: 45/09),
20
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Na svakoj organizacijskoj razini TVZ-a
2.2. Organizacija QTVZ
osiguravanje kvalitete djeluje po jednakom
2.2. Organization of QTVZ
predlošku ali skalirano - primjereno razini,
osnovnom procesu (nastava, administracija,
Najviša razina sustava QTVZ (Slika 1) su Upravno
održavanje, projekti, istraživanja...) i raspoloživim
vijeće, Stručno vijeće i Uprava TVZ-a na čelu s
resursima (ljudskim, vremenskim, prostornim,
dekanicom, ali oni nisu sastavnice sustava kvalitete
financijskim...).
u užem smislu (jezgre QTVZ). Jezgru sustava
Dakle, u procesima osiguravanja kvalitete
kvalitete TVZ tvore Odbor za kvalitetu i Ured za
možemo prepoznati svojstva fraktala,
kvalitetu. Odbor za kvalitetu TVZ-a sastavljen
predložaka koji se skalirano ponavljaju
je iz predstavnika odbora za kvalitetu onih odjela
(cybernetic isomorphism2 ). U interaktivnom
koji imaju odbore ili predstavnika stručnih vijeća
odnosu s okružjem i drugim podsustavima
odjela koji nemaju vlastite odbore za kvalitetu,
TVZ-a te s pripadajućom dinamikom promjena
predstavnik Odjela za cjeloživotno obrazovanje
i prilagodbe uvjetima djelovanja i opstanka
te predstavnici Studentskog zbora TVZ-a i
prepoznajemo značajke samoodrživog
predstavnik vanjskih dionika.
(vitalnog) kibernetskog sustava pa bi sustav
Posredstvom odbora za kvalitetu odjela ili
QTVZ mogli prikazati kao apstraktni VSM
predstavnika odjela, QTVZ djeluje i dalje u
model. Kao takav, VSM model QTVZ-a
dubinu organizacijske strukture TVZ-a, na zavode
podsustav je VSM modela TVZ-a a i sam sadrži
i katedre, timove koji realiziraju nastavu, skupine
sastavnice - podsustave koje je također moguće
studenata sve do pojedinih nastavnika, djelatnika
modelirati na jednak način.
administracije, suradnika u nastavi i studenata.
Slika 1 Shema
sustava QTVZ u
odnosu na okoliš
Figure 1 Structure of
QTVZ relative to the
environment
2Staford Beer: Brain of the Firm, 1972., Platform for
Change, 1975., The Heart of Enterprise, 1979. i Diagnosing
the System for Organizations, 1985.
21
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Ured za kvalitetu organizacijska je i
strategija i politika kvalitete imaju uporište u
administrativna potpora djelovanju QTVZ.
općoj strategiji TVZ-a.
Sustav osiguranja i upravljanja kvalitetom
Tehničkog veleučilišta u Zagrebu (QTVZ),
3. Unaprjeđenje sustava kvalitete
dokumentiran je u više razina kako je prikazano
3. Improvement of QTVZ
na slici 2.
Studiji na TVZ-u dominantni su procesi koji se
ciklički ponavljaju iz godine u godinu pa je i
sustav kvalitete QTVZ spontano sinkroniziran sa
studijem. I ostali edukacijski procesi repetitivne
su naravi ali ne izražene periodičnosti kako je
kod studija. Samo su projekti jednokratni, bez
ponavljanja.
Više je modela kontinuiranog unaprjeđenja
procesa u različitim sustavima primjenljivim i na
unaprjeđenje kvalitete u edukacijskim sustavima
(Tablica 1).
Uz procese takvih svojstava, najpogodniji
je Deming- Shewhart-ov PDCA model koji je
primijenjen tijekom uvođenja ISO 9001:2008
sustava upravljanja kvalitetom (Slika 3).
4. Mjerni instrument za ocjenu sustava
kvalitete
4. A measuring instrument for the
assessment of the quality system
Slika 2. Hijerarhija dokumentacije QTVZ
Figure 2 The hierarchy of QTVZ documentation
Pitanje je, kako primijeniti PDCA koncept
upravljanja kvalitetom u instituciji visokoga
Postupci, radne upute te zapisi rade se po
obrazovanja gdje se osiguravanje kvalitete bazira
metodologiji ISO 9001:2008 a sukladno s
na ESG standardima?
vanjskim dokumentima (zakoni i propisi RH) te
ESG kriteriji za prosudbu stupnja razvijenosti
Statutom TVZ i važećim normativnim aktima
i učinkovitosti sustava osiguravanja kvalitete
TVZ-a. Priručnik i pravilnik o sustavu kvalitete
visokih učilišta imaju četiri razine i pripadajuće
objedinjavaju ISO norme i ESG standarde a
Tablica 1 Pregled modela kontinuiranog unaprjeđenja procesa
Table 1 Overview of process continuous improvement models
PDCA /
PMBOK 5 phase
PDSA
DMAIC [6] [7]
FADE
ADDIE
5 E
DRIVE [3]
[6]
[4] [5]
PLAN
DEFINE
INITIATING
FOCUS
ASSESS
ENGAGE
DEFINE
DO
MEASURE
PLANNING
ANALYZE
DESIGN
EXPLORE
REVIEW
CHECK /
ANALYZE
EXECUTING
DEVELOP
DEVELOP
EXPLAIN
IDENTIFY
STUDY
MONITORING
ACT
IMPROVE
EXECUTE
IMPLEMENT
ELABORATE
VERIFY
CONTROLLING
CONTROL
CLOSING
EVALUATE
EVALUATION
EVALUATE
EXECUTE
22
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Slika 3. Pozicija
kontinuiranoga
unaprjeđenja kvalitete
na TVZ-u
Figure 3.Position
of continuous QTVZ
improvement at TVZ
opisne ocjene koje su, ovom prigodom, iskazane i
Kriteriji („rezultati mjerenja“) za ocjenu 2:
numerički:
Napisana i objavljena dugoročna strategija
sustava kvalitete s definiranim ciljevima, godišnji
1.
Pripremna faza
plan aktivnosti ili pokrenuti projekti, sami po sebi,
2.
Početna faza
ipak su tek samo planovi i programi, dakle plan
3.
Razvijena faza
u PDCA ciklusu. Ako su navedeni dokumenti
4.
Napredna faza
prošli javnu raspravu, zvanično su verificirani
Najmanja ocjena 2 nije slučajnost;
i prihvaćeni te postali dostupni internoj i općoj
pretpostavka je kako je pripremna faza dokaz
javnosti, tada bi bili dokaz realizirane pripremne
postojanja sustava kvalitete, ukratko, ocjena
faze po ESG standardu:
„dovoljan“. Manje od toga jest nepostojanje
2. Ocjena: Pripremna faza: DA. Više?
sustava kvalitete - „nedovoljan“ čime je daljnja
Kriteriji („rezultati mjerenja“) za ocjenu 3:
rasprava o kvaliteti nepotrebna.
Ako, uz sve prethodno, postoje godišnji planovi
ESG standardi djeluju u EU prostoru visokoga
koje se provode (PDCA, "Do" faza), o kojima se
obrazovanja te mogu biti ishodište i uporište
izvještava a izvješća se analiziraju i objavljuju
sustava kvalitete institucije koja provodi programe
(PDCA, "Check" faza), tada je i početna faza
visokoga obrazovanja kako je simbolički i
dokazana:
prikazano tablicom Tablica 2.
3. Ocjena: Početna faza: DA. Više?
Tablica 2 Korelacija faza ESG standarda i PDCA modela
Table 2 Correlation between ESG phases and PDCA model
Ciklus primjene SOUK
Prvi
Drugi
ocjena
2
3
4
5
ESG faze
Pripremna
Početna
Razvijena
Napredna
PDCA
1. Plan
1. Do
1. Check
1. Act
2. Plan
2. Do
2. Check
2. Act
faze
23
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Kriteriji („rezultati mjerenja“) za ocjenu 4:
Održavanje QTVZ i njegovih podsustava na
Ako postoje izvješća o realiziranim planovima
razini napredne faze znači cikličko zadovoljenje
koja dokazuju da se početna faza tj. Plan-Do-
kriterija te razine. Kašnjenje u izradi, verifikaciji
Check primjenjuje u, pretpostavimo, 2012 i
i objavi relevantnih dokumenata u trenutku
nastavlja u 2013.g., dokazana je pretpostavka
provedbe audita znači "pad" na nižu - razvijenu
kako je realiziranai i Act faza PDCA ciklusa tj.
fazu. Ukoliko se preporuke za unaprjeđenje
ciklus je zatvoren. Ako u 2013.g. i dalje djeluje
sustava kvalitete ne realiziraju tijekom razdoblja
sustav kvalitete to bi značilo da je u drugom
naknadnog praćenja sustav ostaje na razvijenoj
PDCA ciklusu u razvijenoj fazi ESG standarda.
fazi. Dokumentirano ispunjenje preporuka i
Prvotna strategija korigirana je temeljem analize
nadopunjeno izvješće audita uvjet su povrata na
dokumenata o realizaciji planova prethodnoga
naprednu fazu.
ciklusa, izrađeni su planovi za drugi ciklus,
Ako u jednom ciklusu izostanu dokumentirane
verificirani i objavljeni; time je dokazana
aktivnosti PDCA ciklusa, auditirni segment
razvijena faza:
SOUK-a vraća se na početak: nepostojanje
sustava kvalitete i ocjena 1.: nedovoljan.
4. Ocjena: Razvijena faza: DA. Više?
Graf kojim se shematski prikazuje dinamika
Kriteriji („rezultati mjerenja“) za ocjenu 5:
Deming - Shewhart-ova modela kontinuiranoga
Za naprednu fazu ESG u skladu sa dijagramom
unaprjeđenja kvalitete prikazan na slici Slika 4
PDCA na slici 1. trebali bi imati dokaze za
ujedno je i grafički prikaz vrednovanja stupnja
kontinuirano unaprjeđenje i implementaciju
razvijenosti sustava kvalitete bilo koje razine ili
ostalih internih i vanjskih utjecaja na sustav
bilo kojeg podsustava ili procesa na TVZ-u.
kvalitete (VSM). To bi se moglo isčitati iz
5. Zaključak
izvješča za 2012. i planova za 2013. te izvješča
za 2013. i planova za 2014. Ako to tamo piše i
5. Conclusion
dokazano se tako radi, tada je nepobitno dokazana
i napredna faza sustava kvalitete.
Definiranjem i implementacijom mjernog
instrumenta kao jednog od ISO postupaka ili
5. Ocjena: Napredna faza: DA. Kako dalje?
dodatka postupku unutarnje prosudbe sustava
Slika 4 PDCA
dijagram
kontinuiranog
unaprjeđenja kvalitete
po ESG standardu
Figure 4 PDCA
diagram of
continuous quality
improvements by ESG
24
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
kvalitete, olakšat će se ocjenjivanje postignuća
QTVZ provest će se izradom ISO postupka s
na internim auditima, ujednačiti kriteriji
konkretiziranim zadaćama, rokovima i nositeljima
različitih timova tijekom jednog audita te među
za ostale cikličke procese na TVZ-u. Izrada
njima u godišnjim ili kraćim intervalima kao i
tog, "mjernog" ISO postupka može biti sastavni
argumentirano obrazlaganje ocjena u izvješćima.
dio dalje implementacije ISO nakon dobivanja
Operacionalizacija opisane metodologije
certifikata u svibnju 2014.g.
(mjernog instrumenta) u kontekstu integriranog
6. Reference
6. References
[4]
THE PDCA IMPROVEMENT PROCESS
[1]
STANDARDI I SMJERNICE ZA OSI-
http://logmgt.nkmu.edu.tw/news/articles/
GURAVANJE KVALITETE U EUROP-
SKOM PROSTORU VISOKOG OBRA-
The%20PDCA%20Improvement%20Proc-
ess.pdf
ZOVANJA http://www.enqa.eu/files/
ESG_3edition%20(2).pdf
[5]
M. Sokovic , D. Pavletic, K. Kern Pipan:
Quality Improvement Methodologies
[2]
Henry A. Giroux: Korporativni rat protiv
http://www.journalamme.org/papers_
visokog obrazovanja; Europski glasnik,
vol43_1/43155.pdf
godište XiV, br. 14, Zagreb, 2009.,
str. 432 - 455.
[6]
Miodrag Lazić: Šest sigma - metodologija
unapređenja kvaliteta http://www.cqm.
[3]
Tools & Techniques for Process Improve-
ment http://www.businessballs.com/dtire-
rs/2011/FQ2011/pdf/38/34.pdf
sources/TQM_process_improvement_
[7]
Tonči Lazibat, Tomislav Baković: ŠEST
tools.pdf
SIGMA SUSTAV ZA UPRAVLJANJE
KVALITETOM http://hrcak.srce.hr/
file/60542
AUTHOR · AUTOR
Predrag Valožić
Na Tehničkom veleučilištu u
istraživanja pronalazi u prostoru koegzistencije
Zagrebu (ranije Višoj tehničkoj
telekomunikacijskih sustava i tehnologija te
školi Zagreb) uposlen je od
visokoškolske edukacija i Bolonjskog procesa,
1996. godine. Doktorirao je
a u uvjetima realnog prirodnog, ekonomskog i
1988. godine na Elektrotehničkom fakultetu
socijalnog okoliša.
u Zagrebu. Za disertaciju: “Usmjereni
U mandatu Uprave TVZ-a od 1.10.2010. do
komunikacijski sistem sa stohastičkim
31.9.2014.g. obavljao je dužnost prodekana za
nosiocem” nagrađen je Srebrnom plaketom
nastavu i studente. Od 1.10.2014.g. uz redovite
Josip Lončar. Koncem 2010. g. izabran je
nastavne djelatnosti, voditelj je Ureda za
u zvanje profesora visoke škole - trajno
kvalitetu TVZ-a.
zvanje. Nositelj je nekoliko kolegija iz oblasti
Korespondencija:
telekomunikacija. Zadnjih godina predmet
pvalozic@tvz.hr
25
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
SAFETY AND SECURITY PROBLEMS OF BASIC WIRELESS
NETWORK PROTECTION PROTOCOLS IN EVERYDAY LIFE
HR - SIGURNOSNI I ZAŠTITNI PROBLEMI OSNOVNIH ZAŠTITNIH
PROTOKOLA BEŽIČNIH MREŽA U SVAKODNEVNOM ŽIVOTU
Tomislav Marjanović1
1Polytechnic of Zagreb
Abstract
This paper deals with the topic of safety and
Ključne riječi: Bežične mreže, sigurnosni
security of wireless networks in the Republic
protokli, WPA, WEP, WEP2, kazneni zakon,
of Croatia, specifically in the town of Sisak
krađa identiteta, zaštita, sigurnost, Sisak
(Sisačko - moslavačka županija). Types of
protective protocols that users mostly use and
1. Introduction
some of the features of these technologies. Some
1. Uvod
of the major problems in the security of those
technologies and the ways in which these risks
Technology is growing exponentially, and so
can be prevented. Free tools that can infiltrate
does the Internet and society with it. Their rapid
the system and thus jeopardize the privacy and
development causes changes in everyday life.
security of users.
Lifestyle is faster and more active day by day,
About criminal law of unauthorized access and
people adjust their activities to the things which
identity theft related to wireless devices. Also on
they are surrounded. Smartphone, tablets and
the prevalence of unprotected devices by some
laptops are now standard and are used by almost
of the largest districts in the city of Sisak, which
everyone. For the purposes of education, work or
will be illustrated and described in this paper.
daily life and routines, they are irreplaceable thing
Keywords: Wireless networks, security protocols,
of every human being. With all this comes a lot of
WEP, WPA, WPA2, criminal law, identity theft,
dangers and problems. This accelerated lifestyle
protection, safety, Sisak
leads to a drop in awareness among people. People
do not notice some basic things around themselves
Sažetak
They imagine or visualize something without
Rad se bavi temom sigurnosti i sigurnosti
looking around so that jeopardize their own safety
bežičnih mreža u Republici Hrvatskoj,
The thing is that people have to snap out and live in
posebno u gradu Sisku (Sisačko - moslavačka
reality, so they can be safe and secure.
županija). Vrstama zaštitnih protokola koje
The same thing is with the new technology.
korisnici najčešće koriste i neke od značajki
With rapid growth comes the risk of exploitation
tih tehnologija. Nekim od glavnih problema u
of the security levels of some device or software.
sigurnosti tih tehnologija i načinima na koji se ti
Devices are made to last only a few years
rizici mogu spriječiti. Besplatnim alatima kojima
because almost every day the big companies
se može infiltrirati u sustav i na taj način ugroziti
present their new devices that are better and more
privatnost i sigurnost korisnika.
advanced than the previous. In all the confusion
O kaznenom zakonu neovlaštenog pristupa
comes to mentioned above vulnerabilities that
i krađe identiteta u vezi bežičnih uređaja.
directly affect the safety of users. Most of
Također, na rasprostranjenosti nezaštićenih
these vulnerabilities may lead to even bigger
uređaja u nekima od najvećih kvartova u gradu
problems. Identity theft, sharing Internet traffic,
Sisku koji će biti prikazani i opisani u ovom radu.
unauthorized use of the device and even terrorism.
26
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Figure 1 Growth in
Digital Collection
Storage [1]
Slika 1 Porast
količine digitalnih
informacija [1]
People have to become aware of the issues
not be used to secure your network [3].
concerning them and the new technologies and
It is insecure and can be exploited with a lot of
they need to improve the safety of themselves and
open source tools available on the internet.
others at any cost.
WPA (Wi-Fi Protected Access) is an earlier
The greatest danger comes from the Internet
generation of Wi-Fi security certifications, it was
and wireless technology. Through the years it has
introduced in 2003 as an interim solution.
progressed very much and almost every household
The WPA program added support for TKIP
now owns at least one modem / router. Newer
(Temporal Key Integrity Protocol) encryption.
devices have the possibility of wireless access.
TKIP is an older form of security technology and
The word wireless dictionary is defined as “having
has recently been demonstrated to have some
no wires.” In networking terminology, wireless is
vulnerability to cryptographic attacks. WPA is
the term used to describe any computer network
an older version of Wi-Fi security which was
where there is no physical wired connection
replaced in 2004 with more advanced protocols.
between sender and receiver, but rather the network
Though the threat of a security compromise is
is connected by radio waves and / or microwaves to
small, users should not purchase new equipment
maintain communications [2].
which supports only WPA with TKIP [3].
A. Types of Wireless Protection
WPA2 (Wi-Fi Protected Access II) is the
latest version of Wi-Fi security, and it should
A. Vrste zaštita bežičnih mreža
be used to protect all Wi-Fi devices. WPA2 was
In the context of Wi-Fi (Wireless-Fidelity)
introduced in 2004 and has been required in Wi-Fi
technology, security means two things. First,
CERTIFIED products since April 2006. It supports
controlling who can connect to and configure
AES, the most advanced encryption standard.
your network and equipment. Second, it means
AES is the encryption standard endorsed by the
securing the data travelling wirelessly across your
US government. The Wi-Fi Alliance recommends
Wi-Fi network from unauthorized view [3].
that users select equipment supporting WPA2 to
Here are some of main Wireless protection
help protect their network from known attacks to
protocols that most of the users have:
their security and privacy [3].
WEP (Wired Equivalent privacy) is the
There are currently many new and better
original security standard for Wi-Fi technology.
types of wireless protection protocols but for this
The RC4 encryption algorithm that WEP is based
research we will not mention them. This paper
on is no longer considered secure. WEP should
will deal only with these three basic protections
27
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
that are most common in the majority of users.
beginning with words that have a higher
Their relations, analysis and statistics will be
possibility of being used, such as names and
described further in this paper.
places. The word “dictionary” refers to the
attacker exhausting all of the words in a dictionary
B. Exploitation method
in an attempt to discover the password.
Dictionary attacks are typically done with
B. Metode eksploatacije
software instead of an individual manually trying
There are many open - source tools that can
each password [8].
disrupt the privacy of users. Most of them are
These are just some of the methods that are
easily found on the Internet using a common
available and it is believed that there are a lot
query in the Google search engine. Not all, but
more that the public does not know.
most of them are free and therefore available to all
Those unfamiliar modes of exploitation are the
who find and download it from the Internet.
main weapon of terrorist organizations against
Versions that are paid are much more advanced,
countries and countries against ordinary people.
and with them the threats can seriously disrupt
Furthermore, the measurements will be performed
the privacy and security of users, as well as some
with the help of some of these three methods of
companies or organizations that are the target of
exploitation because these are most common and
the attack. In this case, there is the possibility of
mostly used methods around the world and most
losing large amounts of confidential information,
familiar to users that do this kind of exploitation.
as well as large amounts of cash, property or
movable assets. These are some of the ways of
C. City of Sisak
exploitation:
C. Grad Sisak
BackTrack [4] is a Linux distribution based
on Ubuntu or Debian intended for operation in
the field of IT security, primarily for penetration
testing, digital forensics and investigation. It uses
the KDE interface and has many security and
forensic tools, and collection tools can be easily
upgraded and expanded by downloading from
online repositories. For this method you will need
to have a Linux computer operating system and
knowledge in networking and programming skills.
Here is the described way of how it works [5].
Aircrack-ng [6] is a network software suite
consisting of a detector, packet sniffer, WEP and
WPA/WPA2-PSK cracker and analysis tool for
802.11 wireless LANs. It works with any wireless
network interface controller whose driver supports
raw monitoring mode and can sniff 802.11a,
Figure 2 Sisak location in Republic of Croatia
802.11b and 802.11g traffic. The program runs
Slika 2 Lokacija Siska u Republici Hrvatskoj
under Linux and Windows. To use this method
Sisak is a city in central Croatia located at the
you will need to know a lot about programming
confluence of the Kupa, Sava, and Odra rivers,
and networking. Here is the described way of how
57 km southeast of the Croatian capital Zagreb.
it works [7].
The city’s total population in 2011 was 47.768, of
Dictionary attack is a method used to break
which 33.322 live in the urban settlement. Sisak is
security systems, specifically password­
the administrative center of the Sisačko-Moslavačka
- based security systems, in which the attacker
županija, Croatia’s biggest river port and a center
systematically tests all possible passwords
of river shipping industry. It lies on the main road
28
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Zagreb-Sisak-Petrinja (M12.2) and the railroad
Zagreb-Sisak-Sunja. Sisak is a regional economic,
cultural and historical center. The second largest
oil refinery in the country (after city of Rijeka) is
located here [9]. Sisak has a long and turbulent
history behind it. Once a center of industry in the
Republic of Croatia, Sisak today shows only a
faint image of what it once was. Young people are
leaving the city is looking for the hope of a better
and more successful life. The industry slowly
deteriorates and all that was once a source of
success disappears. The only hope for salvation is
Figure 4 Measurement areas
to find foreign investors who will restore this city
Slika 4 Područja mjerenja
to the old paths of glory. It’s not impossible and it
would bring future prosperity of this city.
and Viktorovac. These are one of the largest
communities in the city of Sisak and there are a
2. Measurement
lot of wireless networks and personal computers
in that area.
2. Mjerenje
What is required from the measurements is to
The measurement will be carried out in one
get a view of security of the citizens of the city
day with the help of several people. Each
of Sisak. To see whether residents are conscious
person will be equipped with a laptop or a
about security problems in wireless networks or
Smartphone that has the ability to connect to
are not aware of this problem. Also that the actual
wireless networks. Each detected networks will
results of measurement probes to raise awareness
provide information on the name of the network
about the dangers that lurk in everyday life using
and the type of protective protocol which uses
unsafe protective protocols such as WEP.
(WEP, WPA/WPA2). The data will be recorded
in specific files and will later be processed.
3. Results and analysis
Analysis of graphs will show the results
3. Rezultati i analita
obtained from these measurements.
Measurements will be performed at several
Measurements have shown that the security of
measurement sites in Sisak. There will be four
wireless networks in the Sisak is quite insecure.
measurement locations will cover a specific
In contrast to the average in the world that is
area of the chosen sites. Places that are selected
in the ratio of 19% for unprotected networks
for measurement are: Zeleni brijeg, Trg, Zibel
and 81% for protected networks, measuring in
Sisak indicate a substantial deviation. Ratio of
protected and unprotected networks in Sisak
is 32% compared to 68% percent. It tells us
that people are still not aware of the dangers
that under-protected network brings. With the
previously stated open-source tools better hackers
could penetrate 35% to 40% of the listed wireless
networks. And that would lead citizens of Sisak in
potential danger.
The results also showed that the measurements
carried out in the town of Sisak did not detect any
open network, i.e. a network that does not have
any kind of protection or default password. Such
Figure 3 Measurement method with Smartphone
network would be free to connect to all users who
Slika 3 Mjerna metoda uz pomoć pametnog telefona
would like to join her.
29
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
threat is connected to your IP address through
your unprotected network. Identity theft can lead
to big trouble anyone, and since some of it’s
braches are punishable by law, even if it were
unaware of it, you can end up in jail because of
their unprotected network.
Figure 5 The ratio of WEP and WAP/WAP2 protection in
Sisak
Slika 5 Omjer WEP i WAP/WAP2 zaštite u Sisku
Figure 7 World results of wireless protection ratios for Open
networks, WEP, WPA and WPA-2 (December, 2010 - November,
2013) [9]
Slika 7 Svjetski rezultati omjera zaštite bežičnih mreža za
otvorene mreže, WEP, WPA I WPA-2 (Prosinac, 2010 - Studeni,
2013) [9]
4. Further prevention
4. Daljnja prevencija
Figure 6 The ratio of Open, WEP and WPA/WPA2 protection
in World (November, 2013) [9]
People need to be aware of the dangers around
Slika 6 Omjer otvorenih, WEP te WPA/WPA2 zaštita u svijetu
them. Educating the people is an essential thing
(Studeni, 2013) [9]
that would lead to improvement of situation that
The analysis shows that the protection of
is currently in the town of Sisak. Checking their
the town of Sisak must improve. Croatian
modem / router, users can configure the wireless
Criminal Code does not provide for identity
security. They can change property protection
theft as a crime. The term “identity theft” is
protocols to one that is better and more secure
used in the Republic of Croatia in the informal
such as WPA/WPA2 and setting their passwords
communication that may relate to several
strong. Thus greatly increasing security and
offenses which, in general, the ultimate goal of
protection from any identity theft or exploitation.
obtaining illegal gain or causing any damage
Pointing the main points of danger to the society
to another [10]. This is why the citizens of the
to understand that they have to devote more time
city of Sisak need to improve the protection of
for technologies and what it provides. When they
their devices that have wireless network and
realize that problems lurk, then the results of the
the ability to connect to them. If an unknown
measurements would greatly improve. Percentage
threat exploits security of your device, there can
of unprotected networks would have fallen and
be great danger. While connected to the device,
safety would increase to a better standard and that
threats can download from your computer, and
is the goal of this paper.
use the data traffic as you can and do illegal
things while connected to a network and your
5. Conclusion
IP address. This can lead to national problems if
5. Zaključak
an attempted terrorism or to personal problems
when it comes to downloading illegal content
The rapid development of technology brings us
from the Internet. And that’s only because the
a lot of good as well as bad things. Smartphone,
30
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
laptops and devices are advancing, people live
Measurements in Sisak show that the
at a faster pace and often endanger themselves.
percentage of unprotected networks is around
Everyone must be aware of the technology and
32%, which is slightly higher than the world
all that she offers. There are lots of free open-
average of about 19%. This research has proven
source tools that can be harmful to user privacy.
that it needs to increase the awareness of people in
Wireless networks are one of the biggest causes of
Sisak, as well as people in other cities and regions
danger. Exploiting the protection of the protective
in the world.
protocols such as WEP, the user may unknowingly
Awareness of the problem and proper training
be a victim of identity theft. This could endanger
can save many people from potential identity theft
him with a fine or even imprisonment because
over the Internet and thus increasing the safety of
some branches of identity theft are a criminal law.
them and the people around them.
6. References
6. Reference
[6]
Aircrack-ng; “Description”; available at:
[1]
National Library of Australia; “Information
http://www.aircrack-ng.org/
Technology”; available at: https://www.
nla.gov.au/corporate-documents/annual-
[7]
occupytheweb; “How to Hack Wi-Fi:
report/2012-2013/information-technology
Cracking WPA2-PSK Passwords Using
Aircrack-Ng”; available at: http://null-byte.
[2]
Webopedia; “wireless”; available at: http://
wonderhowto.com/how-to/hack-wi-fi-
www.webopedia.com/TERM/W/wireless.
cracking-wpa2-psk-passwords-using-air-
html
crack-ng-0148366/
[3]
Wi-Fi Alliance; “How does Wi-Fi Protect-
[8]
Webopedia; “dictionary attack”; available
ed Setup work?”; available at: http://www.
at: http://www.webopedia.com/TERM/D/
wi-fi.org/knowledge-center/faq/how-does-
dictionary_attack.html
wi-fi-protected-setup-work
[10] Ministarstvo unutarnjih poslova Repub-
[4]
Archangel Amael; Martin Bos; Emanuele
like Hrvatske; “Sigurnost na društvenim
Gentili; “BackTrack Linux”; available at:
mrežama “; available at: http://www.mup.
http://www.backtrack-linux.org/
hr/83255.aspx
[5]
Gina Trapani; “How to Crack a Wi-Fi Net-
work’s WEP Password with BackTrack “;
available at: http://lifehacker.com/5305094/
how-to-crack-a-wi+fi-networks-wep-pass-
word-with-backtrack
AUTHOR · AUTOR
Tomislav Marjanović, bacc.ing.
veleučilištu; usmjerenje elektroničko poslovanje.
techn.inf. rođen je u Sisku 1992.
Dobitnik državne stipendije za najuspješnije studente
godine. Nakon završene srednje
svoje interese usmjerava prema informacijskoj
tehničke škole u Sisku školovanje
sigurnosti, uvođenju i implementiranju novih
nastavlja na stručnom studiju
rješenja u informacijske sustave te grani Internet
Informatike Tehničkog veleučilišta
marketinga kojoj posvećuje svoju istraživačku temu
u Zagrebu. Zvanje stručnog
završnog rada. Trenutno nezaposlen.
prvostupnika stječe 2014. godine te iste godine
Korespondencija:
upisuje specijalistički studij Informatike na istom
tmarjanovic92@gmail.com
31
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
OSVRT NA C++ 11 STANDARD - SEMANTIKA PRIJENOSA
I PAMETNI POKAZIVAČI
C++11 STANDARD REVIEW - MOVE SEMANTICS
AND SMART POINTERS
Željko Kovačević, Miroslav Slamić
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Sažetak
1. Uvod
Programski jezik C++ neprestano se razvija te
1. Introduction
je do sada objavljeno nekoliko C++ standarda.
Međutim, zadnjim C++ 11 standardom ovaj
Kada je riječ o pisanju visoko optimiziranog
programski jezik dobio je mnogo novih
programskog koda gdje nam je bitna brzina
mogućnosti. Ispravljeni su određeni nedostatci
izvođenja, programski jezik C++ je jedno od
samog programskog jezika te su dodane mnoge
najboljih rješenja . Iako su u praksi najčešće
nove značajke koje olakšavaju način na koji se
sporiji, programski jezici novijih generacija
piše i dodatno optimizira programski kod.
su također imali određene značajke kojima su
Popis svih značajki koje dolaze s C++ 11
se isticali u usporedbi s C++om. Jedna od tih
standardom poprilično je velik. Stoga su u ovom
značajki je, primjerice, sakupljač smeća (eng.
radu opisane neke od najvažnijih poput semantike
garbage collector) koji je automatski uništavao
prijenosa i pametnih pokazivača. Upotrebom
dinamički alocirane objekte nakon što isti nisu
ovih novih značajki C++ programi postaju još
više bili u upotrebi (dosegu). Tu su također i
brži i sigurniji za pisanje pa je zato i njihovo
lambda izrazi (anonimne funkcije), delegati itd.
razumijevanje od ključne važnosti.
Stoga, unatoč svojoj brzini C++ je na neki način
trebao ostati u koraku s najnovijim tehnikama
Ključne riječi: programiranje, c++, c++11,
programiranja koje se koriste u novijim objektno
standard, pokazivači, semantika prijenosa.
orijentiranim programskim jezicima.
Abstract
Još 1998. g. pojavljuje se prvi C++ standard
(ISO/IEC 14882:1998) popularno zvan C++98.
C++ programming language is continuously being
Programskom jeziku C++ ovim su standardom
developed. Up to this date several C++ standards
dodane prve ozbiljnije značajke i mogućnosti.
have been released. However, C++ 11 Standard
Tako je primjerice sada bilo moguće koristiti
has provided this programming language with
dynamic_cast pretvorbu, typeid operator,
many new possibilities. Certain disadvantages of
kontejnere, algoritme, iteratore, funkcijske
the programming language have been corrected.
objekte itd. Također, jedna od važnijih značajki
Also, many new properties have been added,
koju je uveo C++ 98 bila je prva implementacija
which makes it easier to write and additionally
pametnog pokazivača (auto_ptr) koji će
optimise the programming code. The list of new
naknadno daljnjim revizijama standarda biti
properties which come with C++ 11 Standard is
zamijenjen pametnim pokazivačima unique_ptr
quite long. Therefore, this paper will describe
i shared_ptr.
some of the most important properties such as
C++ standard kasnije je doživio još nekoliko
move sematics and smart pointers. Using these
manjih revizija. Prva od njih je bila 2003. godine
new features C++ applications are becoming
pod nazivom C++03, a njome se ispravilo
faster and safer for writing. Hence, their
mnoštvo prijavljenih problema s prethodno
understandind is of key value.
objavljenim C++98 standardom. Kasnije 2005.
Keywords: programming, c++, c++11, standard,
C++ komisija za razvoj objavila je prvi tehnički
pointers, move semantics
izvještaj (TR1) detaljno opisujući razne nove
32
287
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
planirane značajke. Novi standard neformalno
postojati nakon evaluacije izraza. Zapravo,
je nazvan C++0X te je konačno objavljen tek
rvalue vrijednosti privremeni su objekti koji se
sredinom 2011. g. Nakon toga je preimenovan u
upotrebom C++11 standarda mogu detektirati te
C++11. [1]
dodatno iskoristiti prilikom upotrebe semantike
Tek od tada službeno C++ podržava
prijenosa.
mnoštvo novih tehnika i pristupa koji se mogu
Kako C++11 standardom možemo detektirati
primjenjivati pri pisanju C++ aplikacija. Jedna
je li funkciji predana lvalue ili rvalue
od najvažnijih je semantika prijenosa kojom se
vrijednost tako možemo izvršiti i dodatne
omogućuje dodatna optimizacija pri razvijanju
optimizacije programskog koda. Primjerice,
aplikacija. Naime, sada C++ aplikacija može
class MojeIntPolje{
prepoznati da li se radi s privremenim ili stalnim
public:
objektima i na osnovu toga dodatno ubrzati
int* p;
izvršavanje aplikacija. [2]
int size;
Na području sigurnosti su također mnogi
MojeIntPolje(int n) :
noviteti, a najvažniji od njih su pametni pokazivači.
size(n){
Pomoću njih C++ programeri više ne moraju ručno
p = new int[n];
dealocirati zauzetu memoriju već se ona automatski
}
briše nakon što više nije potrebna. [3]
// Kopirni konstruktor
2. Prednosti semantike prijenosa
(duboko kopiranje)
u C++ aplikacijama
MojeIntPolje(const
MojeIntPolje& X){
2. Advantages of move semantics
p = new int[X.
in C++ applications
size];
for(int i = 0; i
<
Programski jezik C++ oduvijek je glasio
X.size; i++)
kao jedan od najbržih, omogućavajući
programerima pisanje programskog koda s
p[i] =
visokim stupnjem optimizacije. Objavom
X.p[i];
C++11 standarda ovaj programski jezik postao
size = X.size;
je čak još brži i optimiziraniji. Najveći razlog
}
tome je upravo korištenje semantike prijenosa
~MojeIntPolje(){
(eng. move semantics) kojom se eliminiraju
delete[] p;
nepotrebna kopiranja objekata tamo gdje je
to moguće, a time i smanjuje opterećenje
}
procesora pri radu aplikacije.
};
Za potpuno razumijevanje semantike prijenosa
potrebno je razlikovati dva tipa vrijednosti, tj.
Ova klasa predstavlja polje podataka tipa int.
lvalue i rvalue. Prvi tip predstavlja izraz koji
U sebi sadrži pokazivač na niz koje se alocira
se nalazi s lijeve strane operatora pridruživanja te
unutar konstruktora te uništava u destruktoru
ga je moguće adresirati. Zato je lvalue najčešće
klase. Deklarirajmo sljedeće objekte ove klase:
nekakav objekt ili funkcija.
MojeIntPolje polje1(10); //
int x = 3 + 4;
Konstruktor!
U ovoj deklaraciji x je lvalue vrijednost
MojeIntPolje polje2 = polje1; //
jer je riječ o objektu koji postoji i nakon
Kopirni konstruktor!
evaluacije izraza s desne strane te ga je moguće
adresirati. S druge strane 3
+ 4 predstavlja
MojeIntPolje
rvalue vrijednost i to samo zato jer je riječ
polje3(MojeIntPolje(10)); //
o privremenoj vrijednosti koja više neće
konstruktor (i kopirni konstruktor?)
33
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
U prve dvije linije koda jasno je što se
U prvom slučaju polje2 objekt poprima
događa, a problematična je tek zadnja linija
vrijednost objekta polje1. Međutim, polje1
čiji rezultat ovisi o prevoditelju. Ono što bismo
je lvalue vrijednost jer ju je moguće adresirati
očekivali jest da se zbog privremenog objekta
te će postojati i dalje nakon izvršenja tog izraza.
MojeIntPolje(10) prvo pokrene konstruktor
Zbog toga je nužno da se izvrši kopirni konstruktor
s parametrima, a nakon toga kopirni konstruktor
s dubokim kopiranjem. S druge strane, u drugoj
koji bi svojstva tog privremenog objekta kopirao
naredbi objektu polje3 dodjeljujemo rvalue
u objekt polje3. Ipak, ukoliko vaš prevoditelj
vrijednost tj. privremeni objekt.
koristi RVO (eng. Return Value Optimization)
Problem s drugom naredbom jest da je
onda bi se zadnja linija koda interpretirala
privremeni objekt MojeIntPolje(10) već
kao MojeIntPolje polje3(10). Ovime
dinamički alocirao niz od 10 elemenata te će
prevoditelj izbjegava kopirni konstruktor i izravno
ga uništiti odmah nakon izvršenja kopirnog
stvara objekt na osnovu parametara koji su
konstruktora objekta polje3. Pitanje je onda
proslijeđeni privremenom objektu.
zašto uopće raditi kopiju privremenog objekta i
RVO optimizacija nije karakteristika svih
time gubiti procesorsko vrijeme ako već postojeći
prevoditelja i zato s takvim kodom treba biti na
niz privremenog objekta njemu ionako više
oprezu kako aplikacija ne bi izgubila puno na
neće trebati? Stoga, umjesto da radimo kopiju
performansama tokom izvođenja.
privremenog objekta možemo prenijeti njegova
postojeća svojstva (dinamički alocirani niz) u novi
objekt. Upravo to je semantika prijenosa.
Prilikom realizacije semantike prijenosa
koriste se prijenosni konstruktor (eng. move
constructor) i operator pridruživanja sa
semantikom prijenosa. Kao parametre im
predajemo rvalue reference, a one umjesto
jednog znaka ‘&’ sadrže dva znaka ‘&&’.
Primjerice,
// Konstruktor prijenosa s rvalue
referencom
Slika 1 Semantika kopiranja
Figure 1 Copy semantics
MojeIntPolje(MojeIntPolje&&
Kao što je vidljivo iz slike korištenjem
privremeni){
semantike kopiranja (kopirni konstruktor) oba
p = privremeni.p; // Preusmjeri
objekta dobila su nove memorijske lokacije za
pokazivač
svoje pokazivače, a nakon toga još je potrebno
izvršiti kopiranje podataka iz jednog dinamički
privremeni.p = NULL; //
alociranog niza u drugi. Sve ovo nužno je
privremeni objekt više nije vlasnik
potrebno ukoliko je riječ o kopiranju iz jednog
pokazivača
već postojećeg objekta (lvalue vrijednosti) u
size = privremeni.size;
drugi objekt. Ono što se dodatno optimiziralo
kroz C++11 kopiranje je rvalue vrijednosti, tj.
}
privremenog objekta u novi objekt. U tu svrhu
Ovako bi izgledao prijenosni konstruktor
sada se može koristi semantika prijenosa.
za gore opisanu klasu. Kao parametar prima
U prethodnom primjeru demonstrirali smo oba
rvalue referencu i umjesto rezerviranja
poziva:
nove memorijske lokacije i kopiranja (kopirni
MojeIntPolje polje2 = polje1;
konstruktor) jednostavno preuzima pokazivač iz
privremenog objekta.
MojeIntPolje
Što se točno događa u kodu vidljivo je iz slike.
polje3(MojeIntPolje(10));
Objekt polje3 pomoću prijenosnog konstruktora
34
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
koristi konstruktor prijenosa. Naravno, u ovisnosti
o računalu i prevoditelju rezultati testiranja mogu
varirati, a za ovaj test korišten je prevoditelj Clang
(64 bit) te C++ Builder XE6.
Ukoliko prevoditelj ne koristi RVO
optimizaciju to znači da se prvo pokreće
konstruktor privremenog objekta a zatim i kopirni
konstruktor koji će taj privremeni objekt kopirati
u destinaciju upotrebom dubokog kopiranja. Zbog
toga ovaj test očekivano najduže traje.
Slika 2 Semantika prijenosa
Korištenjem RVO optimizacije prevoditelj
Figure 2 Move semantics
će preskočiti pozivanje kopirnog konstruktora te
preuzima pokazivač iz privremenog objekta, a
time uštedjeti vrijeme. Ovo je svakako najbrža
zatim se pokazivač privremenog objekta postavlja
varijanta jer umjesto da kreiramo privremeni
na vrijednost NULL. To je potrebno iz razloga
objekt kojeg zatim treba kopirati u destinaciju mi
što će se prilikom uništenja privremenog objekta
odmah u samoj destinaciji kreiramo željeni objekt.
pokrenuti njegov destruktor koji bi taj pokazivač
U zadnjem slučaju se koristi prijenosni
dealocirao, a to ne smijemo dopustiti budući da tu
konstruktor koji također izbjegava duboko
memorijsku lokaciju (niz) sada koristi novi objekt.
kopiranje. Njegovo izvršavanje traje tek nešto
Još jednom treba napomenuti da zbog RVO
duže nego li izvršavanje u slučaju korištenja RVO
optimizacije vaš prevoditelj možda uopće neće
optimizacije. Razlog tome je što nakon pozivanja
pokrenuti prijenosni ili kopirni konstruktor, ali
konstruktora privremenog objekta poziva se
ga na to možete eksplicitno prisiliti upotrebom
konstruktor prijenosa. Međutim, konstruktor
funkcije move.
prijenosa radi tek plitke kopije podataka, što traje
mnogo manje vremena nego li korištenje kopirnog
MojeIntPolje polje3(move(MojeIntPol
konstruktora koji radi duboko kopiranje.
je(10)));
Iz ove analize se može zaključiti da je
korištenje RVO optimizacije još uvijek najbolje
Tablica 1 Vremensko trajanje kreiranja i kopiranja
rješenje. No kako to još uvijek nije odlika
privremenih objekata
svih prevoditelja alternativno se može koristiti
Table 1 Time required for creating and copying temporary
prijenosni konstruktor koji po performansama
objects
daje gotovo identične rezultate.
Kao i u slučaju kopirnog konstruktora i
operatora pridruživanja s dubokim kopiranjem,
Konstr.
Broj
bez RVO
RVO
tako isto možemo definirati i operator
prijenosa
objekata
(ms)
(ms)
pridruživanja sa semantikom prijenosa. Za gornju
(ms)
klasu on bi izgledao na sljedeći način.
100.000
31
16
18
MojeIntPolje& operator =
1.000.000
261
103
110
(MojeIntPolje&& privremeni){
2.000.000
493
197
209
if (this != &privremeni){
5.000.000
1145
415
430
delete[] p;
10.000.000
2296
847
899
p = privremeni.p;
20.000.000
4624
1650
1713
privremeni.p = NULL;
size = privremeni.size;
Ovom tablicom pokazano je koliko vremena
}
treba za kreiranje i kopiranje određenog broja
return *this;
privremenih objekata ukoliko prevoditelj koristi
ili ne koristi RVO optimizaciju te ukoliko se
}
35
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Ukoliko pretpostavimo da naša klasa ima
#include <memory>
podrazumijevani konstruktor, primjer upotrebe
std::auto_ptr<int> p(new int); // p
bio bi sljedeći.
postaje vlasnik novog objekta
MojeIntPolje polje4;
Prvi pokušaj realizacije bio je pomoću
polje4 = MojeIntPolje(10); //
auto_ptr pametnog pokazivača. Svaki pametni
operator pridruživanja sa semantikom
pokazivač tog tipa je bio vlasnik jednog dinamički
prijenosa
alociranog objekta o kojemu je vodio brigu.
Štoviše, nije se moglo dogoditi da dva pametna
Također je i u ovom slučaju moguće koristiti
pokazivača imaju vlasništvo nad istim objektom
funkciju move ukoliko prevoditelj bude koristio
jer se tada ne bi znalo tko je zadužen za njegovu
RVO optimizaciju.
dealokaciju. Primjerice,
Upotrebom semantike prijenosa C++ postaje
auto_ptr<int> p(new int);
još brži programski jezik. Ova značajka je
također integrirana i u kontejnere koji za svoje
auto_ptr<int> p2 = p; // p2 sada
interne operacije koriste privremene objekte
postaje vlasnik objekta!
(rvalue vrijednosti).
*p = 1; // nedefinirano ponašanje!
3. Korištenje pametnih pokazivača
Pokušate li prevesti ovaj dio programskog
koda vaš prevoditelj neće javiti grešku, dok
3. Using smart pointers
će neki prevoditelji javiti tek upozorenje da je
Dugo je vremena sakupljač smeća (eng. garbage
korištenje auto_ptr pametnog pokazivača
collector) bio jedna od prednosti programskih
zastarjelo. O čemu se zapravo radi?
jezika poput C# i Jave. Svojevremeno, i C++
Prvi pametni pokazivač p dinamički je
je razvijao svoju alternativu u smislu pametnih
alocirao objekt tipa int te je on njegov isključivi
pokazivača. Oni bi nakon izlaska iz dosega
vlasnik. Već u drugoj liniji koda kreira se drugi
automatski dealocirali zauzetu memoriju, čak i
pametni pokazivač p2 koji koristi semantiku
u slučajevima kada bi se dogodile iznimke. Sada
kopiranja kako bi preuzeo vlasništvo prethodno
programer više ne mora misliti o dealokaciji
alociranog objekta. Čim je p2 preuzeo vlasništvo
dinamički alociranih objekata što uvelike
nad tim objektom, zadnja linija koda predstavlja
olakšava pisanje aplikacija.
nedefinirano ponašanje jer p nije više vlasnik
Da bismo razumjeli pametne pokazivače
nikakvog objekta.
prvo je potrebno shvatiti koncept vlasništva jer
Ovdje vidimo koliko je ovaj kod opasan i
ovisno o tome C++11 nudi više različitih tipova
nesiguran, a pogotovo pri radu s kontejnerima koji
pametnih pokazivača.
bi interno izvršavali operacije kopiranja elemenata
radi sortiranja, umetanja itd. ukoliko bi elementi
int *p = new int;
bili upravo auto_ptr pametni pokazivači.
Izvršavanjem tih operacija pomoću semantike
delete p;
kopiranja kontejneri bi implicitno mijenjali i
Za dinamičku alokaciju memorije do sada
vlasnike objekata čime bi kod postao potpuno
smo najčešće koristili ovakav oblik koda pomoću
nepredvidiv i nesiguran.
operatora new i delete. Ovdje programer mora
Sve ovo događa se jer je pametni pokazivač
voditi brigu o dealokaciji memorije novog objekta
auto_ptr pisan u vrijeme kada C++ nije imao
te se stoga može reći da je upravo programer
semantiku prijenosa te je koristio isključivo
njegov vlasnik. Ali ako smo za dinamičku
semantiku kopiranja za prijenos vlasništva. Danas
alokaciju objekta koristili pametni pokazivač, tada
C++11 donosi i semantiku prijenosa te novi
programer više nije vlasnik tog novog objekta jer
pametni pokazivač koji u potpunosti zamjenjuje
brigu o njegovoj dealokaciji preuzima upravo taj
auto_ptr. Riječ je o unique_ptr pametnom
pametni pokazivač.
pokazivaču. Nakon njegovog uvođenja korištenje
36
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
auto_ptr pametnog pokazivača smatra se
unique_ptr<int, MojDeleteObjekt>
zastarjelim te se više ne preporučuje njegova
niz(new int);
upotreba.
ili
unique_ptr<int> p(new int);
MojDeleteObjekt del;
unique_ptr<int> p2 = p; // greška
unique_ptr<int, MojDeleteObjekt&>
prevoditelja!
niz(new int, del);
Iz ovog primjera vidljivo je kako unique_ptr
U oba ova slučaja koristimo vlastite funkcijske
uopće ne dopušta korištenje semantike kopiranja
objekte koji će osim dealokacije objekta moći
za prijenos vlasništva, već da bi to bilo moguće
obaviti i neke dodatne operacije ukoliko je to
mora se koristiti semantika prijenosa pomoću
potrebno.
funkcije move.
Također treba napomenuti da unatoč
unique_ptr<int> p2 = move(p); //
pogodnostima pametnih pokazivača većina
ispravan prijenos vlasništva!
ugrađenih funkcija koristi upravo obične
pokazivače. Stoga se često javlja potreba da se
Stoga, korištenje unique_ptr pametnog
iz pametnog pokazivača dohvati njegov interni
pokazivača puno je sigurnije jer će prevoditelj pri
(obični) pokazivač na alocirani objekt.
ovakvom pokušaju javiti grešku te neće dopustiti
void inkrement(int* p){
nedefinirana ponašanja kao u slučaju korištenja
auto_ptr pametnog pokazivača.
(*p)++;
Ovaj pametni pokazivač ima i druge
}
pogodnosti, poput dopuštanja dinamičke alokacije
Pitanje je kako ovoj funkciji predati pametni
niza objekata. To prethodno nije bilo moguće
pokazivač, tj. njegov interni pokazivač koji
upotrebom auto_ptr pametnog pokazivača jer
pokazuje na alocirani objekt. To možemo postići
bi on implicitno uvijek pozivao operator delete
na sljedeći način:
umjesto delete[] kada bi to bilo potrebno.
unique_ptr<int> n(new int(1));
unique_ptr<int[]> niz(new int[10]);
inkrement(n.get()); // get() vraća
Korištenjem unique_ptr-a sigurni smo da će
interni pokazivač na objekt
se pri dealokaciji osloboditi cijeli niz, tj. pozvati
delete[]. Naravno, ukoliko je alociran tek jedan
cout << *n; // 2
(dereferenciranje
objekt automatski će biti pozvan samo delete.
pametnog pokazivača)
I sama dealokacija može se dodatno
specificirati korištenjem deleter izraza. Naime,
Metodom get() iz pametnog pokazivača
unique_ptr pametni pokazivači podržavaju
n dohvaćamo njegov interni (obični) pokazivač
mogućnost da programer sam definira funkcijski
na alocirani objekt. Taj interni pokazivač onda
objekt koji bi bio zadužen za dealokaciju objekta.
prosljeđujemo funkciji inkrement. Ipak,
Primjerice,
u ovakvim slučajevima treba biti na oprezu
ukoliko nismo sigurni što dotična funkcija radi.
class MojDeleteObjekt{
Primjerice, takva funkcija može dealocirati
public:
memoriju na koju pokazuje pokazivač te time
template <class T>
učiniti pametni pokazivač beskorisnim.
void operator()(T* p) {
Iako se unique_ptr danas smatra
delete p;
najpogodnijim za korištenje postoji i druga
cout << “Objekt je
alternativa. Primjerice, unique_ptr garantira
dealociran!\n”;
da postoji samo jedan vlasnik alociranog objekta.
}
Dozvoljeno je tek prenositi to vlasništvo na drugi
};
unique_ptr pokazivač upotrebom semantike
prijenosa. No postoje i situacije gdje nas to u
37
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
potpunosti ne zadovoljava, odnosno upravo kada
Treba napomenuti da uništenje alociranog
trebamo mogućnost da jedan objekt ima više
objekta ne znači nužno i uništenje kontrolnog
vlasnika. Zbog toga C++11 nudi i shared_ptr
objekta. On će i dalje postojati sve dok brojač
pametni pokazivač. [4]
weak counter također ne poprimi vrijednost
0. Bez obzira na uništenje alociranog objekta,
shared_ptr<int> sp(new int(10));
kontrolni objekt treba pružiti informaciju weak_
shared_ptr<int> sp2 = sp; // sp2
ptr pokazivačima o postojanosti alociranog
postaje još jedan vlasnik objekta!
objekta. Zato, sve dok postoji barem jedan weak_
ptr pokazivač koji je bio vezan za jedan od
cout << *sp2; // 10
prethodnih shared_ptr pokazivača kontrolni objekt
Alocirani objekt sada ima dva vlasnika.
će postojati. O weak_ptr pokazivačima bit će
Ovakva situacija ne bi bila dopuštena upotrebom
riječ u nastavku.
unique_ptr pokazivača jer bi prevoditelj
U prethodnom primjeru vidjeli smo što se
zahtijevao prijenos vlasništva funkcijom move.
događa nakon izvršenja sljedeće linije koda:
shared_ptr<int> sp(new int(10)); //
dvostruka alokacija!
Dogodila se dvostruka alokacija memorije.
Prva alokacija je pri pozivanju operatora new, a
druga pri pozivanju shared_ptr konstruktora
koji će kreirati kontrolni objekt (pogledati sliku
3). Da bismo to izbjegli možemo koristiti make_
shared funkciju.
shared_ptr<int> sp(make_
shared<int>(10)); // samo jedna
alokacija!
samo će u jednoj
Funkcija make_shared
Slika 3 Približni memorijski raspored za prethodni primjer
alokaciji kreirati traženi objekt i njegov
Figure 3 Approximate memory layout for the previous
example
kontrolni objekt. U memoriji bi to izgledalo na
sljedeći način:
Proces započinje dinamičkom alokacijom
željenog objekta nakon čega se pokreće
konstruktor shared_ptr objekta sp. Njime se
stvara kontrolni objekt koji pokazuje na alocirani
objekt. Kontrolni objekt interno prati koliko
drugih shared_ptr i weak_ptr pokazivača
koristi alocirani objekt te sukladno tome povećava
ili smanjuje njihove brojače. [3]
Tako se kreiranjem pametnog pokazivača
sp povećava brojač shared_ptr objekata
(shared counter) za 1. Nakon kreiranja drugog
pametnog pokazivača sp2 koji ima vlasništvo
Slika 4 Korištenje make_shared funkcije
nad istim alociranim objektom taj brojač se opet
Figure 4 Using make_shared function
povećava za 1 te trenutno iznosi 2. Ali kada jedan
Upravo iz razloga što dinamičke alokacije
od tih pametnih pokazivača izađe iz dosega tada
memorije najduže traju, preporuča se korištenje
se i njihov brojač umanjuje za 1. Konačno, kada
make_shared funkcije kao dodatnog načina
brojač shared counter poprimi vrijednost 0
optimizacije.
(svi shared_ptr-i su izašli iz dosega) događa se
Tablicom su prikazani rezultati testiranja pri
uništenje alociranog objekta (dealokacija).
kreiranju određenog broja objekata upotrebom
38
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
}
Tablica 2 Rezultati testiranja pri kreiranju shared_ptr
objekata
};
Table 2 Testing results upon creating shared_ptr objects
Za demonstraciju cirkularne ovisnosti kreirat
ćemo 3 osobe pomoću shared_ptr pametnih
pokazivača.
Broj
shared_ptr
make_shared
objekata
(ms)
(ms)
shared_ptr<Osoba> Ante(make_
shared<Osoba>(“Ante”));
100.000
46
31
1.000.000
422
390
shared_ptr<Osoba> Ivica(make_
2.000.000
843
702
shared<Osoba>(“Ivica”));
5.000.000
2012
1701
shared_ptr<Osoba> Ivan(make_
10.000.000
4068
3432
shared<Osoba>(“Ivan”));
20.000.000
7921
6443
Svaka od kreiranih osoba može biti prijatelj s
shared_ptr predloška i make_shared funkcije.
drugom osobom. Primjerice,
Rezultati mogu varirati u ovisnosti o konfiguraciji
// cirkularne reference
na kojoj se testiranje izvodi, no u ovom slučaju
mogu se primijetiti i preko 20% bolje performanse
Ante->dodajPrijatelja(Ivica); // Ante
upotrebom make_shared metode. Jasno, razlog
-> Ivica
boljim performansama metode make_shared je
Ivica->dodajPrijatelja(Ivan); //
samo jedna memorijska alokacija. Za testiranje je
korišten Clang (64 bit) prevoditelj te C++ Builder
Ivica -> Ivan
XE6 razvojno okruženje.
Ivan->dodajPrijatelja(Ante); // Ivan
Jedini ozbiljniji problem koji se može javiti
-> Ante
pri korištenju shared_ptr pametnih pokazivača
cirkularne su ovisnosti. Primjerice, dva ili više
Izvršavanjem ovog programskog koda nikada
shared_ptr pokazivača mogu jedan drugog
se neće pokrenuti niti jedan od destruktora za
„održavati na životu“ te time u konačnici
3 alocirana objekta. To je upravo zato jer jedan
uzrokovati curenje memorije (eng. memory leak).
drugog „održavaju na životu“ zbog međusobne
čvrste veze shared_ptr pokazivačima.
class Osoba{
public:
string ime;
shared_ptr<Osoba> prijatelj;
// konstruktor
Osoba(string _ime) : ime(_ime){
cout << ime << “ je
stvoren!\n”;
}
// destruktor
Slika 5 Cirkularna ovisnost pomoću shared_ptr pokazivača
~Osoba(){
Figure 5 Circular dependency using shared_ptr pointers
cout << ime << “ je
unisten!\n”;
Zbog ovakvih situacija uvedeni su weak_ptr
}
pokazivači. Njima se definira „slaba veza“
// dodaj novog prijatelja
između shared_ptr pokazivača, odnosno
(shared_ptr)
prekida se cirkularna ovisnost. Za weak_ptr
pokazivače možemo reći da tek promatraju
void dodajPrijatelja(shared_
objekt ne utječući na njegov životni vijek.
ptr<Osoba> _prijatelj){
Sukladno tome, ukoliko podatkovni član
prijatelj = _prijatelj;
39
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
shared_ptr<Osoba> prijatelj deklariramo kao
Funkcija Promatraj prima weak_ptr
weak_ptr<Osoba> prijatelj imat ćemo sljedeću
objekt, a zatim metodom lock() ispituje je li
situaciju:
objekt na koji on pokazuje još uvijek živ.
int main(){
std::weak_ptr<int> weak;
{
std::shared_ptr<int>
shared(new int(10));
weak = shared; // stvara se
“slaba veza”
Promatraj(weak); // shared
objekt postoji!
}
Slika 6 Veze pomoću weak_ptr pokazivača
Figure 6 Connections with weak_ptr pointers
Promatraj(weak); // shared objekt
više ne postoji!
Nakon što sada izvršimo gornji programski
}
kod uredno će se izvršiti destruktori za sve 3
kreirane osobe.
Treba primijetiti da shared_ptr objekt
S obzirom da weak_ptr pokazivačima ne
shared postoji u zasebnom bloku. Ukoliko ga
definiramo čvrstu vezu među shared_ptr
u tom bloku promatramo pomoću weak_ptr
objektima nikada ne znamo je li objekt na koji
pokazivača neće biti problema. Tek nakon izlaska
weak_ptr pokazuje još uvijek živ. Ipak, to
iz tog bloka objekt shared izlazi iz dosega te je
možemo provjeriti metodom lock(). Ova metoda
automatski dealociran, a to se detektira zadnjim
stvara privremeni shared_ptr objekt. Ukoliko
pozivom funkcije Promatraj.
objekt na koji weak_ptr pokazuje nije živ tada je
privremeni shared_ptr objekt prazan.
4. Zaključak
void Promatraj(std::weak_ptr<int>
4. Conclusion
weak){
C++11 standard donosi gotovo revolucionarne
std::shared_ptr<int> pom(weak.
pomake prema naprijed jer C++ sada konačno ima
lock());
sve značajke koje su mu još nedavno prigovarane
if (pom) {
kao glavni nedostatci. Ovaj rad opisuje tek neke
std::cout << “Objekt postoji.
od tih značajki dok je puni popis mnogo veći.
Vrijednost je “ << *pom << “\n”;
C++ programerima donose se poboljšanja na svim
} else {
poljima, bilo da je riječ o poboljšanju performansi,
std::cout << “Objekt vise ne
sigurnosti izvršavanja koda ili stilu pisanja. Jedini
postoji!\n”;
problem u ovom trenutku jest što svi prevoditelji
}
još uvijek ne podržavaju C++11 ili ga podržavaju
}
tek djelomično. Proći će još neko vrijeme dok
integracija ne bude potpuna, a tada će se postupno i
standard početi sve više primjenjivati.
40
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
5. Reference
5. References
[1]
A. S., »History of C++,« [Mrežno]. Avail-
[3]
H. Sutter, »Smart Pointers,« 29 5 2013.
able: http://www.cplusplus.com/info/his-
[Mrežno]. Available: http://herbsutter.
tory/. [Pokušaj pristupa 13 7 2014].
com/2013/05/29/gotw-89-solution-smart-
pointers/. [Pokušaj pristupa 16 7 2014].
[2]
A. Allain, »Move semantics and rvalue
references in C++11,« [Mrežno]. Available:
[4]
D. Kieras, »Using C++11’s Smart Point-
http://www.cprogramming.com/c++11/
ers,« Michigan, 2013.
rvalue-references-and-move-semantics-in-
c++11.html. [Pokušaj pristupa 14 7 2014].
AUTORI · AUTHORS
Željko Kovačević, struč. spec. ing. techn. inf
Miroslav Slamić is currently
- nepromjenjena biografija nalazi se u časopisu
professor-lecturer at Polytechnic
Polytechnic & Design Vol. 2, No. 1, 2014.
of Zagreb. Courses that he
teaches are related to algorithms
Korespondencija:
and data structure, and
zeljko.kovacevic@tvz.hr
programming languages and
paradigms. He obtained his
PhD in Aviation, Rocket and Space technology
Science from Faculty of Electrical Engineering
and Computing Zagreb. His academic research
interest include interactive real-time simulations,
virtual reality and applications in staff training,
diagnostics and therapy. He also worked on
management of massive multimedia contents.
Special scientific interest and research projects
he had in missile guidance systems and theory
of differential games. He has more than 25
professional, academic and scientific papers
published in these areas.
41
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
HOW DO WE VISUALIZE MOBILE DEVICES’ CONTENT FOR
INEXPERIENCED USERS: A TASK FOR DESIGNERS
KAKO NEISKUSNIM KORISNICIMA PREDOČITI SADRŽAJ
MOBILNIH UREĐAJA: ZADATAK ZA DIZAJNERE
Anastasios Politis1,2 , Chrysoula Gatsou 1,2, Dimitrios Zevgolis 1
1 School of Applied Arts Hellenic Open University, Patras , Greece
2 Graphic Arts Technology, Faculty of Graphic Arts and Design, TEI of Athens, Greece
Abstract
1. Introduction
The purpose of the present study concerns
1. Uvod
the examination of a scenario involving the
visualizing of content at mobile devices-
The way in which users interact with digital
platforms and their respective applications. The
artifacts is obviously of vital importance as it
scenario follows certain design principles that
regards mobile devices. How to make possible
cater for interaction with inexperienced users
interactions in a system discoverable is a
within the interface of mobile devices. The visual
significant issue in human-computer interaction
design of an artifact obviously influences the way
and the idea of perceived affordances is
in which a user will interact with it. Gestalt laws
sometimes used to address the problem.
and principles form one possible framework for
As Löwgren and Stolterman [1] point out, our
the collection of helpful design guidelines. Based
designed world is full of digital artifacts. Although
on field research, a prototype has been developed
digital artifacts rest upon on technical systems,
according to these principles. The results of a
they influence our lives at the level both of the
evaluation by users on the proposed visualization
individual and of society.
of content, are finally discussed.
A display is a central component of a physical
UI, because the interaction with a mobile device
Keywords: design principles, interface design,
relies heavily on graphical information and visual
mobile interaction, inexperienced user
perception. Caroll points out that “When we
Sažetak
design systems and applications, we are most
essentially, designing scenarios of interaction”.
Svrha ovog istraživanja odnosi se na ispitivanje
Visual screen design is vital for both designers
scenarija koji uključuje vizualizaciju sadržaja
and users in their attempts to offer users the
mobilnih uređaja - platformi i aplikacija. Scenarij
ability to interpret visual objects correctly and to
slijedi određene principe dizajna koji služe za
interact with artifacts. More broadly, fundamental
interakciju s neiskusnim korisnicima u sklopu
aesthetic properties, such as colour, layout, and
sučelja mobilnih uređaja.Vizualni dizajn artefakta
simplicity have been found to predict correctly
očito utječe na način na koji se korisnik njime
overall visual appeal ratings across users ( [2]
koristi. Gestalt zakoni i načela čine mogući okvir
Carroll, 1995).
za prikupljanje korisnih smjernica za dizajn. U
The perceptual abilities of users vary, who
skladu s tim načelima je, na temelju terenskih
therefore have different needs concerning the
istraživanja, razvijen i prototip. Rezultati
use of visualization ( [3] Ware, 2004). Weeimer
korisničke evaluacije predložene vizualizacije
( [4] 1995) noted that “the product’s appearance
sadržaja objašnjeni su u ovom radu. Ključne riječi:
can influence one’s perception of how easy the
na hrvatskom jeziku
product is to use and that a negative reaction to
Ključne riječi: načela dizajna, dizajn sučelja,
the appearance of, for example, a user interface
mobilna interakcija, neiskusan korisnik
may mean that the product is not used successfully
42
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3 No. 1, 2015.
of “perception” is a collective designation for
the processes in which an organism obtains
information on the outside world. In the view of
Paivio’s dual coding theory, the reason why the
meaning of icons are likely to be remembered
better is related to the fact that the two types of
information (verbal and imaginal) are encoded
by separate subsystems, one specialized in
the handling of sensory images and the other
specialized in handling verbal language ( [9]
Figure 1 The tablet application
Paivio, 1986). The visual system processes and
stores more concrete information, such as images,
Slika 1 aplikacija za tablet
sounds and feelings. The verbal system, on the
and so not adopted”. Lindgaard et al. ( [5]
other hand, processes and stores language and
2007) showed that impressions of the visual
other abstract information. The two systems are
appeal of websites form very quickly, within 50
independent, but connected. Furthermore, pictures
milliseconds. The style in which information
are better remembered than words, because
concerning the development of some artifacts is
pictures are more likely to activate the image-to-
visualized is a matter that should be considered
word referential connections, which means that
( [6] Hackos & Redish, 1998). Mulet and Sano
they can be coded both visually and verbally (
( [7] 1995) argue that "good graphic design can
[10] Paivio, 1971; [30] Moreno & Mayer, 2002).
significantly improve the communicative value
One of the findings embodied in structural
of the interface, leading to increased usability".
theories of perception is that certain simplified
However, little research has been published on
views are easier to read ( [3] Ware, 2004). This
screen visual representation.
should be considered, when we want to convey
information via screen design. In Miller’s
2. Visual cognition - Perception
view, humans are capable of absorbing more
information when they use their eyes, rather than
2. Vizualna spoznaja - Percepcija
any other faculty ( [7] Miller, 1956). The reasons
Clearly, the user's perception and interpretation of
for this have been investigated by such Gestalt
representational graphics is the key to discovering
psychologists as Koffka, Köhler and Wertheimer
how such graphics are to be used effectively. Thus
[11], who have argued that we constantly search
the nature of visual perception is obviously a
for a ‘good fit' between visual image and stored
crucial factor in the design of effective graphics.
memories of visual objects. This process usually
An understanding of perception can significantly
happens very quickly, since visual objects
improve both the quality and the quantity of
naturally have organised patterns and these are
information being displayed ( [3] Ware, 2004).
only minimally related to an individual's past
Yet another view regarding the perception of
experience ( [11] Koffka, 1935). Research into
images is given by Petterson stating that the
visual imagery ( [12] Kosslyn, 1980), suggests
perception of an image is rapid, almost immediate
that visual recall seems to be better than verbal
( [8] Pettersson, 1999). In connection with
recall. It is not clear how images are stored and
this discovery three assumptions regarding the
recalled, but it is clear that humans have a natural
perception of symbols can be made. First, several
ability in the use of images. Weidemann’s results
different symbols may convey a similar meaning
regarding text-based knowledge acquisition and
and a specific message. Second, one symbol may
task performance are clearly different from his
be able to convey more than one message. Third,
results regarding the corresponding picture-based
the user has first to learn the intended meaning
performance ( [13] Weidenmann, 1989).
of symbols. Pettersson states that the concept
43
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
2.1 Key laws of Gestalt theory
means that elements tend to be integrated
2.1 Ključni zakoni gestalt teorije
into groups, if they are similar to each
other. Proximity: Entities placed in close
One set of theoretical principles that can help
proximity to one another are assumed to be
novices construct mental models are the Gestalt
related. This phenomenon is a simple and
laws for pattern perception used in the design of
powerful way of emphasizing relationships
the layout of displays. Any use of a knowledge
between data entities. Symmetry: The law of
structure is dependent on users’ mental models
symmetry expresses the idea that, when we
( [14] Johnson-Laird , 1983). Most modern
perceive objects, we tend to perceive them
theories of pattern perception have their roots in
as symmetrical shapes formed around their
the work of the Gestalt psychologists (Carroll,
centre. Continuity: Oriented units or groups
2003). [15] Gestalt theory is fundamental to visual
tend to be integrated into perceptual wholes,
communication design. It is generally accepted
if they are aligned with each other. Figure
that Gestalt theory may be used to improve screen
and ground: This is the tendency to organize
design and improve user interaction (Preece et
perceptions by distinguishing between a figure
al.,1994). In applying the theory of perception
and a background. Fig.2 illustrates the gestalt
to screen design, various aspects must be
principles used in this study.
considered. The Gestalt psychologists believed
Gestalt principles of perceptual
that perception of objects as a whole differs from
organization ( [17] Wertheimer, 1938) play
the perceiving the sum its parts. They therefore
a crucial role in the visual processing of
focused on discovering determining principles
graphical representations. They indicate
that might explain how small elements become
related functionality and purpose by the use
grouped into a whole. In Gestalt theory, context
of similar properties, by grouping objects
is regarded as very important to perception. Thus
together and by separating objects from
Gestalt laws offer guidance on how a suitable
unrelated items by the use of “negative” or
and unambiguous grouping, or division, of visual
“white” space. Gestalt principles of perceptual
elements is to be achieved. As a general rule,
organization make objects in interfaces
spatial organization of information, i.e. page layout,
and the relationships between them more
must be driven by alignment and balancing criteria.
visually striking, thus causing such objects
These include similarity, proximity, symmetry,
to be interpreted, particularly by novices, in
continuity, and finger ground. It is important
a more detailed and accurate fashion ( [17]
to keep in mind that each principle, far from
Wertheimer, 1938).
operating independently, always works in concert
with every one of the others. Screens consist of
both visual and interactive elements, which have
gestalt properties. Furthermore, in many real-
world conditions, Gestalt principles, instead of
operating in separation or function independently
of one another, usually interact with each other, to
promote logical and meaningful perception ( [16]
Quinlan &Wilton, 1998).
2.2 Gestalt principles used in this study
2.2 Gestalt načela korištena u ovom
istraživanju
Figure 2 Illustration of gestalt principles used in this study.
Slika 2 Ilustracija Gestalt načela korištenih u ovom
Similarity: Elements that look similar will be
istraživanju
perceived as a being part of the same, which
44
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3 No. 1, 2015.
3. Study set up and methods
benefit from such artifacts, as mobile tablets,
3. Metode i postavke istraživanja
which, however, are usually complex ( [24]
Shneiderman & Plaisant, 2005).
3.1 User analysis
3.2 Sketching a concept scenario
3.1. Analiza korisnika
3.2 Skiciranje konceptnog scenarija
Users obviously vary in terms of personal
During this creative process, a rough and sketchy
characteristics, physical abilities, cultural
visualization style is required. Freehand design
assumptions, education and in their expertise
drawings like sketches have been identified as
in interacting with artifacts. Users also vary in
material that stimulates reflection in the early
psychological terms, in that they present:
stage of design. Schön [25] points out that
Differences in perception and attention
drawing is crucial as a tool in this reflecting
Differences in short term and long term memory
process. Designers place ideas down on paper and
and
inspect them, during this process, they discover
Differences in mental models of objects
visual cues that suggest ways to refine and revise
Norman describes mental models as follows:
ideas. This situation is like having a conversation
"In interacting with the environment, with others,
with one's self ( [26] Schön and Wiggins 1992).
and with the artifacts of technology, people form
Storyboarding concept screen sketches constitute
internal, mental models of themselves and of
one effective way of exploring alternative
the things with which they are interacting ( [18]
directions while avoiding details of design.
Norman, 1983). These models provide predictive
This approach allows the user to experience
and explanatory power for understanding the
visualized interactions and the structure of the
interaction." Mental modes influence perception and
application by means of a creative analysis of
thus the way we see and think of the world. This also
screens that can then be designed, evaluated, and
holds in regard to our perception of user interfaces,
explained in more depth. Throughout this phase
our preferences, and how we generally receive and
the preliminary designs are evaluated by means
process information ( [19] Ito & Nakakoji, 1996).
of testing, walk-through and paper mockups, in
There are many reasons for the problems that
order to elicit users’ comments. Figure 3a shows
novice users face when using new information
the sketches of the scenario “first aid” for the
technologies, such as ticket vending machings,
four muster screens. This phase is pivotal. The
ATMs or mobile devices, on an everyday level.
scenario is as follows: the user wants to see first
One problem arises from the pressures felt by
aid information. He selects an icon from the tablet
designers and developers to add more features and
desk top and so selects the first screen. Touching
functions. Due to perceptual abilities, users have
the first screen takes him to the main menu screen,
different needs concerning the use of visualization
where he can select the specific topic that interests
( [3] Ware, 2004). Another reason is that novice
him. From the second screen he can select
seem to have difficulty in articulating knowledge
subcategory, if he wants to enlarge photographs in
on which their skills rest, partly because they have
order to examine details.
little experience on which to base descriptions
( [20] Gatsou et al., 2011). Novice users feel
frustrated, insecure and even frightened, when
they have to deal with a system whose behaviour
is incomprehensible, mysterious and intimidating
( [21] Baecker & Buxton, 1987; [22] Buxton,
2007). Moreover, a typical user, who thirty years
Figure 3 Storyboard paper sketches of the interaction
ago would have been a professional programmer,
concept.
is now an impatient novice ( [23] Booth, 1989).
Slika 3 Skice koncepta interakcije
Thus today the inexperienced user wants to
45
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
These early user observations through sketching
mobile phones. To explain the layout of the visual
( Figure 3b) were an invaluable experience and
elements in gestalt and graphic design terms: in a
proved to us several important points. Firstly, we
screen, balance occurs when all the design elements
noticed that some older users had difficulty in
are equally distributed throughout the design (
understanding the metaphor of a home icon used
[4] Weeimer, 1995). Menu preferences, icons and
on the navigation button in the main menu. Their
text buttons give a balance to the whole screen. In
past experiences may not have enabled them
addition, the home screen uses the law of similarity
to understand the meaning of this well-known
to allow communication with the content. This is
metaphor. Secondly, that menu navigation tasks
effected by the use of the buttons set inside red
could be improved in this phase. These points
bordered boxes, which function as links to the
encouraged us to continue improving the structure
content. This impression is then reinforced by
and further develop our concept of ‘visualising a
user experience, since all these elements behave
content scenario for inexperienced users’.
consistently. Emphasis indicates the most important
element in the layout in terms of the message
3.3 Content visualization
and is the element that stands out and is noticed
first. The initial screen displays a picture of the
3.3. Vizualizacija sadržaja
small white first aid box (Figure 5 a), which is
Here we present the benefits of Gestalt laws and
the most emphasized visual element. Lauer notes
design principles when applied to a “first aid”
that, if everything is emphasized, then nothing is
content scenario for a mobile tablet application.
emphasized ( [27] Lauer, 1979). Finger ground
An effort has been made for interface to
perception helps us to distinguish category headings.
accommodate the context and visual features
This is quickly perceived to be text content (Figure
deriving from these principles, in order to
5c), set on an almost imperceptible background
help inexperienced users. Appropriate graphic
shading (ground).
representation is a vital factor in the correct
As for contrast is used the picture is also
functioning of mobile applications. For icons
enlarged, which allows the details be seen more
to evoke the desired meaning in the viewer's
clearly. The application of the red grids to all of
mind, each symbol must display a strong, direct
the screens employs the use of the principle of
association with the desired meaning, in the
rhythm, as we wished to indicate sequential flow
mind of both designer and user ( [20] Gatsou et
(Figure 5 e) As for Symmetry, in the Figure 5f,
al., 2011).
the ‘next’ and ‘previous’ arrow buttons consist of
geometrical shapes placed symmetrically. They
are clearly pointing in opposite directions, so as
to lead the user to next or previous screen. As
regards Proximity, in the category screen design,
in, for example, Figure 5c, each visual element
in the subtitles is identified and clearly placed by
grouping them together and by separating them
from unrelated items using “negative” or “white”
space. As regards Unity, a sentence conveys
more information than random words on a page,
whilst a paragraph conveys more information than
Figure 4 Visualization of content scenario. Initial screen
random sentences on the page. Unity is achieved
A, home screen B, category screen C, enlargement of photo
when all the design elements relate to one to
details D.
another and project a sense of completeness ( [28]
Slika 4 Vizualizacija scenarija sadržaja. Početni zaslon A,
Resnick, 2003).
zaslon B, zaslon kategorije C, povećanje foto detalja D.
Phi (Φ -the Greek letter for “F”) is the term
Icons are used here for the home screen that
used to represent the golden ratio. The Phi
enables users to exploit their experience with
Ratio is a proportional relationship commonly
46
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3 No. 1, 2015.
pictures. The basic idea is illustrated in Figure 6.
4. Results of prototype evaluation
4. Rezultati procjene prototipa
After the design phase and often the concurring
with it, the iterative User Centered Design cycle
continues to evaluate and test the prototype.
The purpose of the experiment was to examine
the effectiveness, efficiency and ease of use of
Figure 5 Screenshots of principle implementation on screen
design
prototype. Menu navigation is one of the most
common interactions between user and mobile
Slika 5 Prikaz provedbe načela na dizajnu zaslona
device. We required each participant to complete
accepted to possess a strong visual beauty and
a mobile device task consisting of nine steps, in
has a long history in the theory of aesthetics. A
a specific order. According to an informal survey,
line can be bisected using the golden ratio by
these tasks are typically those first attempted by
dividing its length by 1.62 (exactly 1.6180339…).
novice mobile computing users. For some of these
A simplified version of the golden ratio is
tasks, the primary focus was on navigating or
applied more commonly today in graphic arts,
searching the menu for some application file that
photography and design in the form of the “Rule
was required.
of Thirds.” The Rule of Thirds states that people
are strongly attracted to objects placed at the
4.1 Participants
intersections of hypothetical lines on a page or in
4.1. Sudionici
a photograph divided into thirds vertically and/or
horizontally ( [29] Bezanson, 2007; [31] Lidwell
18 individuals (10women, 8 men) took part
et al., 2003). Phi-based proportions provide an
in the study. Participants ranged from 15 to
inherent natural sense of beauty, balance and
74 years in age, distributed among three age
harmony, because these proportions appear so
groups. Participants were aged between 15-
pervasively in nature.
34 (n = 6), 35-54 (n = 6), 55-74 (n = 6) years
We used the golden spiral (the Rule of
of age, respectively. Each subject was given a
Thirds) as a guide for laying out the content of
brief overview of the experiment and briefed as
the initial and the category screen. The intention
to the purpose and procedure of the study. All
was to guide the viewer’s eye to the content help
participants were mobile computing novices.
information and to guide him through text and
Participation was voluntary.
4.2 Experimental design variables
4.2. Eksperimentalne varijable dizajna
In order to evaluate task effectiveness, we
measured the percentage of steps successfully
solved within the set time limit (Table 1).
To evaluate efficiency, we recorded the time
needed to process the task, results are showed
in Table 2. In order to measure ease of use, we
asked participants to rate each of the following
Figure 6 The use of golden ratio in screen design
statements on a 5-point Likert scale (1=strongly
Slika 6 Korištenje zlatnog omjera u dizajnu zaslona
disagree, 5=strongly agree): (a) ‘It was easy to
47
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
complete the task.’ (b) ‘I felt lost in the menu.’ (c)
‘It was easy for me to remember how to perform.’
(d) ‘I did not know where to go next.’ (e) ‘I was
satisfied with the application’ (f) ‘I did not know
how to reach a specific function.’
4.3 Results
4.3. Rezultati
The results arising from the menu navigation task
show that not all users make incorrect steps. The
Figure 7 The interaction effect of age on operating time and
results are showed in Table 1 and that the elder
mean task completion time (seconds)
participants make more time to complete the
Slika 7 Interakcijski učinak dobi na prosječno vrijeme
task. More specifically, there was a significantly
potrebno za izvršenje zadatka (u sekundama)
different operating time between age groups.
Subjects’ comments regarding navigation indicate
Table 1 Specific user navigation steps and user effectiveness
that they found the buttons self-explanatory,
(steps successfully solved).
consistent, permitting them easily to recover from
Tablica 1 Posebni navigacijski koraci za korisnike i
mistakes. Four participants commented that the
korisnička učinkovitost (uspješno riješeni koraci).
button for carrying the user to the “next screen
of heart attack” in the application menu was not
Steps
Tasks
N=18
clear. Figure 7gives age groups related to time
Step 1
Turn mobile device on
94.4%
required to complete the task.
Step 2
Find the icon for the ‘first aid’
100%
After completing the tasks, participants rated
application
the perceived ease of use of the mobile device.
Step 3
Select the icon and go to first
83.3%
Ratings mirrored the outcomes in performance
screen
measures. Users rated the ease of use of the
Step 4
Select information for “heart
100%
tablet application. The results are given in Figure
attacks” via the main menu.
8. Participants were asked informally what the
Step 5
Go to screen with “heart attacks ”.
94.4%
most important factor was in learning how to use
Step 6
Go to next screen(menu depth:
88.8%
the mobile device. In their view, being shown
four levels)
through easy, interesting applications was the
Step 7
Return to application main
88.8%
most important factor, followed by the use of
menu
a hand book. Some users told us that they had
Step 8
Exit of the application
100%
never used a computer before and that they
Step 9
Turn of the mobile device
83.3%
liked this approach, preferring the touch screen
over other environments. Another factor that
Table 2 Mean task completion time (seconds) and Std.Dev.
participants commented on was the ease of use of
Tablica 2 Prosječno vrijeme izvršenja zadatka (u sekundama)
the menus. Menus are usually complicated and
i standardna devijacija
act as barrier between user and interface which
affects user interactivity. As Lindgaard points
Age group
Mean task completion time
out, user satisfaction is a complex construct that
(seconds) and Standard
incorporates several measurable concepts and is
deviations
the culmination of the interactive user experience
15-34(n=6)
84.2 (Std.Dev. =7.0)
( [5] Lindgaard, 2007).
35-54(n=6)
96.7 (Std.Dev. =9.2)
55-74(n=6)
127.7 (Std.Dev. =5.1)
48
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3 No. 1, 2015.
Secondly it is essential that they examine
under a systematic way the characteristics of the
users and groups, where the specific application is
aiming to serve.
The third issue is that they need to test and
evaluate the effectiveness of their design through
field research with actual sample of users of the
certain group. By this way, the designer(s) should
create storyboard sketch prototypes, to allow
them to gather feedback regarding all levels of the
application and its interface.
An analysis of the data shows a large increase
in time across age groups. More specifically,
there was a significant difference in operating
time between age groups. This observation was
Figure 8 Participants ratings on ease of use for the
confirmed by an analysis of the time data, which
application.
revealed that age was indeed a significant factor.
Slika 8 Ocjena jednostavnosti korištenja aplikacije od strane
In general with respect to users’ interaction with
sudionika.
mobile application strongly support the feasibility
of prototype.
5. Conclusions - future work
From this empirical study, we have learned
some basic ideas on how to design effective user
5. Zaključak - budući rad
interfaces and present contents structurally, so
that users may use mobile devices efficiently. We
Designers are facing the important task to
believe that interface design should be carefully
visualize content and information by the
considered for usage of the mobile devices by
most efficient way. This is a difficult task to
inexperienced users- adding communication
apply effectively in practice. Different sets of
capabilities is very important. Exploring the link
applications require different levels of emphasis
between interaction, communication, and mobility
of the various elements in the visualization of
can be a fruitful and exciting area of research for
content and information and also in terms of
design of mobile interfaces.
achieving the most of the perception for users.
We believe that developing applications to
Designers should act towards three main aspects:
support novice user interaction is an exciting and
First, they need to design storyboards and
promising area of future research for pervasive
prototypes according to theories and knowledge
computing applications. The experience we
of design, typography and visual communication
gained will contribute to the design of future
expertise. Gestalt laws and design principles are
interfaces and visual representations of content
the foundation that determines the nature of the
and information, with a higher degree of ease of
mental representations that users generate when
access and perception, navigation, interaction
viewing a visual screen.
and execution of mobile devices applications by
inexperienced users.
49
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
6. References
6. Reference
[1]
Löwgren , J. , Stolterman, E., (2004),
[15]
Carroll, J.M.,(2003), HCI Models, Theo-
Thoughtful Interaction Design: A Design
ries, and Frameworks: Toward Multidisci-
Perspective on Information Technology,
plinary Science (Interactive Technologies) ,
The MIT Press, Cambridge, MA
Morgan Kaufmann.
[2]
Carroll, J., (1995),Scenario-based design:
[16]
Quinlan, P.T., Wilton, R.N., (1998), Group-
envisioning work and technology in system
ing by proximity or similarity? Competi-
development. John Wiley & Sons.
tion between the Gestalt principles in
vision. Perception 27, 417-430
[3]
Ware, C,(2004), Information Visualization.
CA: Morgan Kaufman Publishers. Christo-
[17]
Wertheimer, M., (1938), The Syllogism and
pher North . San Francisco
Productive Thinking. In: W. D. Ellis (Ed.),
A Source Book of Gestalt Psychology,
[4]
Weeimer, J., (1995), Research Techniques in
274-282. Reprint (1997): New York: The
Human Engineering, (Prentice Hall, N.J).
Gestalt Journal Press.
[5]
Lindgaard, G.,( 2007), Aesthetics, visual
[18]
Norman, D. A., (1983). Some observations
appeal, usability, and user satisfaction:
on mental models. In D. Gentner & A. L.
What do the user’s eyes tell the user’s
Stevens (Eds.), Mental models (pp. 7-14).
brain?, Australian journal of emerging
Hillsdale, NJ: Erlbaum.
technologies and society (AJETS), 5 (1),
1-16.
[19]
Ito, M. & Nakakoji, K., (1996), Impact
of Culture on User Interface Design. In:
[6]
Hackos, J. T. & Redish, J.,(1998), User
Galdo, E. M. & Nielson, J. (eds.), Inter-
and task analysis for interface design. New
national User Interfaces. New York: John
York: Wiley.
Wiley & Sons, Inc.
[7]
Mullet, K., & Sano, D.,( 1995), Design-
[20]
Gatsou, C., Politis, A., Zevgolis, D.,
ing Visual Interfaces,Mountain View, CA:
(2011), From icons perception to mobile
SunSoft Press.
interaction. In proceedings of the Computer
[8]
Pettersson, R.,(1999), Graphic symbols-
Science and Information Systems (FedC-
Design and meaning. Natural vistas: Visual
SIS), 705-710.
Literacy & the World Around Us. R.E.
[21]
Baecker, R. M. and Buxton, W. ,(1987),
Griffin, W. J. Gribbs, and V.S.
Readings in Human-Computer Interac-
[9]
Paivio, A.,(1986), Mental representations:
tion. San Mateo CA.: Morgan Kaufmann
A dual-coding approach.Oxford University
Publishers.
Press, New York.
[22]
Buxton, W., (2007), Sketching user experi-
[10]
Paivio, A .,(1971), Imagery and verbal
ence: getting the design right and the right
processes. New York: Holt, Rinehart, and
design. San Francisco, CA: Elsevier.
Winston.
[23]
Booth, P.,(1989), An Introduction to
[11]
Koffka, K., (1935),The Principles of
Human-Computer Interaction. Hillsdale,
Gestalt Psychology. New York, Harcourt
N.J.: Lawrence Erlbaum Associates
Brace
[24]
Shneiderman, B and Plaisant, C. , (2005),
[12]
Kosslyn, S. M ., (1980),Images and Mind.
Designing the user interface. Addison-Wesley.
Cambridge, MA, Harvard University Press.
[25]
Schön, D., (1985), The Design Studio,
[13]
Weidenmann, B., (1989), When Good
RIBA Publications, London
Pictures Fail: An Information-Processing
[26]
Schön, D. and Wiggins, G., (1992), Kinds
Approach to the Effect of Illustrations. In
of Seeing and their Function in Designing,
Knowledge Acquisition from Text and Pic-
Design Studies, 13(2), 135-156
tures, Heinz Mandl and Joel R. Levin, Eds.
Amsterdam, North-Holland.
[27]
Lauer, D., (1979), Design Basics. New
York, Holt, Reinhart and Winston.
[14]
Johnson-Laird PN, (1983),Mental Models,
Cambridge University Press, Cambridge.
50
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3 No. 1, 2015.
[28] Resnick, E., (2003) Design for Communi-
redundancy in multimedi a learning: When
cation: Conceptual Graphic Design Basics
reading helpslistening. Journal of Educa-
for John Wiley & Sons Publishers.
tional Psychology, 94, 000-000
[29] Bezanson, W.,( 2007),The Life of Phi:
[31] Lidwell, W., Holden, K., & Butler, J.,
Beauty and the Golden Ratio. Baico Pub-
(2003), Aesthetic- Usability Effect. In Uni-
lishers, Ottawa, ON, Canada.
versal principles of design. Massachusetts:
Rockport.
[30] Moreno, R., & Mayer, E., (2002),Verbal
AUTORI · AUTHORS
Anastasios Politis
Dimitrios Zevgolis
Dr. sc. Anastasios E. Politis;
Chrysoula Gatsou
Research Scientist Graphic Arts
and Media; Athens TEI and
Hellenic Open University; Faculty
of Graphic Arts Technology,
Athens Technological Educational Institute, Ag.
Spyridonos, 12210, Egaleo, Athens, Greece
Korespondencija:
politismedia@gmail.com
51
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE SINKRONOG MOTORA
S PERMANENTNIM MAGNETIMA
CONTROLLING THE SPEED OF THE SYNCHRONOUS MOTOR ROTATION
WITH PERMANENT MAGNET
Marko Boršić, Toni Bjažić
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Sažetak
is achieved, while current is still within allowed
U radu je dan matematički model sinkronog motora
limits and compensation of disturbances is better.
s permanentnim magnetima, koji je ekvivalentan
modelu klasičnog istosmjernog motora s nezavisnom
Keywords: permanent magnet synchronous
i konstantnom uzbudom. Prikazan je elektromotorni
motor, PMSM, vector control, pulse with
pogon te je dan pregled njegovih glavnih
modulation, Starter, Sinamics S120, current
komponenti. Softverski paket primjeren za Sinamics
controller, speed controller
S120 elektromotorni pogon je Starter V4.3. U
pogledu optimizacije isključen je PT2 setpoint filtar
1. Uvod
struje, koji se pojavljuje u početnom modelu, te su
shodno tome proračunati novi parametri regulatora
1. Introduction
struje (momenta) i brzine vrtnje. Postavljen je
Sinkroni motori s permanentnim magnetima
prefiltar brzine vrtnje te je podešen iznos vremenske
jedni su od najboljih motora zbog svojih
konstante povratne veze brzine vrtnje. Primjenom
malih dimenzija, visoke korisnosti, velikog
optimiranih parametara postiže se brži odziv
faktora snage i velike gustoće snage po jedinici
brzine vrtnje uz manje nadvišenje, dok je struja
volumena. Korištenjem napredne matematičke
i dalje u granicama dozvoljenih vrijednosti. Isto
analize u radu strojeva moguće je prikazati model
tako, kompenzacija poremećaja (momenta tereta) bi
SMPM-a u rotirajućem koordinatnom sustavu
trebala biti bolja po iznosu i vremenski brža.
u kojem su sve fizikalne varijable neovisne o
Ključne riječi: sinkroni motor s permanentnim
položaju rotora. Model SMPM-a u takvom, dq
magnetima, SMPM, vektorsko upravljanje, širinsko-
sustavu, ekvivalentan je modelu istosmjernog
impulsna modulacija, Starter, Sinamics S120,
motora s nezavisnom i konstantnom uzbudom.
regulator struje, regulator brzine vrtnje
U ovom članku dan je model sinkronog motora
s permanentnim magnetima te je uspoređen s
Abstract
modelom istosmjernog motora s nezavisnom i
A mathematical model of permanent magnet
konstantnom uzbudom. Opisan je elektromotorni
synchronous motor is described in this thesis. The
pogon zasnovan na Siemensovom Sinamics
described model is equivalent to a model of classical
S120 modularnom sustavu za aplikacije
separately excited DC motor with constant exication.
visokih performansi, te je dan pregled glavnih
An electric drive is described. Software package
komponenti s njihovim karakteristikama. Isto
suitable for Sinamics electric motor is Starter
tako, prikazani su bitni parametri pogona dobiveni
V4.3. Regarding optimization PT2 setpoint filter
na temelju proračuna, kataloških podataka te
is disabled, which appears in starting model, and
dijagnostičkih rezultata. Projektiran je regulator
according to that new parameters were calculated
struje (momenta) korištenjem Bodeovog
for current (torque) and rotational speed controllers.
prikaza frekvencijskih karakteristika i tehničkog
A setpoint filter of rotational speed was set and time
optimuma. Regulator brzine vrtnje projektiran
constant of rotational speed feedback was adjusted.
je korištenjem Bodeovog prikaza frekvencijskih
With usage of optimized parameters a quicker
karakteristika i simetričnog optimuma. Prikazani
response of rotational speed with smaller overshoot
su rezultati optimizacije.
52
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
2. Vektorsko upravljanje sinkronim
motorom s permanentnim magnetima
2. Vector control of permanent magnet
synchronous motor
2.2. Ekvivalencija sinkronog motora s
permanentnim magnetima i istosmjernog
U ovom poglavlju dan je model sinkronog
motora
motora s permanentnim magnetima (SMPM-a)
pogodan za vektorsko upravljanje. Napravljena je
2.2. Equivalency of permanent magnet
ekvivalencija s modelom istosmjernog motora s
synchronous motor and classical DC
nezavisnom i konstantnom uzbudom.
motor
2.1. Model sinkronog motora s
Iz dobivenih izraza (2-1), (2-2) i (2-3) može se
permanentnim magnetima u dq
vidjeti da, ako se struja id regulacijom održava na
koordinatnom sustavu
nuli, SMPM ima istu dinamiku kao i istosmjerni
stroj. Upravljanje elektromagnetskim momentom
2.1. Model of synchronous motor in dq
odvija se upravljanjem strujom iq jer uz id=0 vrijedi:
coordinate system
Prema [2] i [3] model sinkronog motora
s permanentnim magnetima pogodan za
primjenu vektorskog upravljanja, dobiva se
prebacivanjem veličina motora (faznih struja,
napona te induciranog napona) iz trofaznog a,b,c,
koordinatnog sustava u d,q koordinatni sustav.
Vektorskim upravljanjem SMPM-om postiže
se linearna dinamika istosmjernog motora.
Kako bi se SMPM mogao promatrati kao
Na slici 2.1. prikazan je model SMPM-a
istosmjerni motor potreban je model motora u
temeljen na izrazima (2-4), (2-5) i (2-6) .
d,q koordinatnom sustavu (dalje se koristi kratica
Na slici 2.2. dan je model istosmjernog
KS). Taj se model dobije tako da se model u a,b,c
motora s nezavisnom i konstantnom uzbudom.
KS-u Clarkeovom transformacijom prebaci u α,β
Iz modela motora vidljivo je da sinkroni motor
KS, a onda iz α,β KS - a u d,q KS.
s permanentnim magnetima ima potpuno istu
Konačni model SMPM-a u d,q sustavu je
dinamiku kao i istosmjerni. SMPM ima različite
sljedeći:
koeficijente za računanje momenta i inducirane
protuelektromotorne sile, a omjer tih koeficijenata
iznosi Km/Ke=3/2. Regulacija d komponente
struje ekvivalentna je upravljanju magnetskim
tokom istosmjernog stroja.
Slika 2.1. Model
sinkronog motora
s permanentnim
magnetima
Figure 2.1.Model of
permanent magnet
synchronous motor
53
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Slika 2.2. Model
istosmjernog motora
s nezavisnom i
konstantnom uzbudom
Figure 2.2. Model of
separately excited DC
motor with constant
excitation
U praksi je primjenjivo i upravljanje
za mjerenje. Komunikacija se ostvaruje Profinet
magnetskim tokom radi postizanja brzine vrtnje
komunikacijskim protokolom. Sinkroni motor
veće od nazivne.
s permanentnim magnetima 1FK7 za Sinamics
S120 ima nazivnu snagu od 310 W, nazivnu
3. Opis elektromotornog pogona
brzinu vrtnje 3000 okr/min te nazivni moment od
1 Nm uz stupanj korisnog djelovanja od 85%.
3. Electric drive description
Fizički izgled elektromotornog pogona
zasnovanog na Sinamics S120 sustavu prikazan je
na slici 3.1.
Slika 3.2. Upravljačka jedinica CU320-2 PN [8]
Figure 3.2. Control unit CU320-2 PN [8]
Slika 3.1. Elektromotorni pogon
Figure 3.1. Electric drive
Osnovne komponente elektromotornog pogona
su upravljačka jedinica, pretvarač te sinkroni
motor s permanentnim magnetima. Radi se o
pretvaraču PM340 s maksimalnom izlaznom
trofaznom strujom od 2,3 A, što mu daje snagu
Slika 3.3. Pretvarač PM340 [9]
od 370 W [4], [5]. Upravljačka jedinica je CU320
Figure 3.3. Power unit PM340 [9]
s 12 digitalnih ulaza, 8 ulaza/izlaza te 3 sučelja
54
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Tablica 5.1. Parametri pogona temeljeni na kataloškim
podacima i parametrima dobivenim u Starteru
Table 5.1. Parameters of electric drive based on catalogue
dana and Starter data
Parametar
Iznos
Opis
Pn
310 W
nazivna snaga motora
Slika 3.4 Sinkroni motor s permanentnim magnetima 1FK7
nn
3000 rpm
nazivni broj okretaja
[10]
nazivni moment
Mn
1 Nm
Figure 3.4. Permanent magnet synchronous motor 1FK7
motora
[10]
1,6 A
nazivna struja motora
Ian
broj pari polova
npp
3
4. Programski paket Starter
motora
6,5 * 10-5
moment inercije
4. Program package Starter
J
m
Kgm2
motora
Programski paket (korisničko programsko sučelje)
η
85 %
korisnost motora
Starter koristi se za parametriranje, testiranje,
Rs
5,53135 Ω
otpor namota motora
optimizaciju, dijagnostiku i puštanje u rad
Rch
0,135 Ω
otpor pretvarača
pretvarača Siemens, Micromaster i Sinamics [6].
induktivitet motora u
Ld
19,56624 mH
Prije svega, elektromotorni pogon je
d,q KS-u
potrebno parametrirati, pri čemu je potrebno
induktivitet motora u
Lq
16,89075 mH
dobro poznavati karakteristike komponenti
d,q KS-u
elektromotornog pogona te ih pravilno unijeti u
frekvencija sklapanja
programski paket Starter. Nakon što je pogon
fsw
16 kHz
(podesiva na niže do
ispravno parametriran potrebno je pristupiti
preporučenih 4 kHz)
aktiviranju identifikacijske rutine, te po
referentni napon u d,q
0 V
potrebi dodatno podesiti sustav. Korištenjem
Ud,ref
KS-u
programskog paketa elektromotorni pogon je
referentni napon u d,q
145 V
moguće pustiti u rad, testirati, optimizirati...
Uq,ref
KS-u
nazivna
5. Testiranje i simuliranje elektromotornog
En
135 V
protuelektromotorna
pogona
sila
153 V
nazivni napon
5. Testing and simulation of electric drive
Uan
koeficijent za
K
0,67
m
računanje momenta
U ovom poglavlju dan je prikaz bitnih parametara
prirodna frekvencija
pogona te pripadajuća shema simuliranja.
w0
2000
PT2 setpoint filtra
Prikazani su rezultati eksperimentalnog testiranja
te simuliranja u Simulinku.
koeficijent prigušenja
ξ
0,7
PT2 setpoint filtra
5.1. Parametri elektromotornog pogona
koeficijent pojačanja
KRi
40,64
regulatora struje
5.1. Parameters of electric drive
vremenska konstanta
TIi
2 ms
Na temelju kataloga pogona i parametara
regulatora struje
prikazanih u Starteru dana je tablica 5.1 s
koeficijent pojačanja
prikazom značajnijih parametara pogona [7].
KRw
0,017
regulatora brzine
vrtnje
vremenska konstanta
TIw
13,55 ms
regulatora brzine
vrtnje
55
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Tablicom 5.2. dani su parametri
elektromotornog pogona temeljeni na proračunu i
procijeni.
Tablica 5.2. Parametri pogona temeljeni na procijeni i
Gdje je:
proračunu
Table 5.1. Parameters of electric drive based on estimates
and calculation
Parametar
Iznos
Opis
J
1,45 * 10-4
moment inercije motora
Kgm2
i remenice
Gdje je:
M0
0,0815 Nm
moment Coulombovog
trenja
Bt
6,484*10-5
koeficijent viskoznog
trenja
Ka
0,1765
koeficijent pojačanja
armature
0,003
vremenska konstanta
Ta
armature
Koeficijent pojačanja armature proračunat je kao:
3,08
koeficijent pojačanja
Kch
pretvarača
31,25 μs
vremenska konstanta
Tch
pretvarača
dok je vremenska konstanta armature definirana
Ki
1
koeficijent pojačanja
strujnog senzora
kao:
46,576 μs
vremenska konstanta
Ti
strujnog senzora
1
koeficijent pojačanja
Kw
mjernog člana brzine
Parametri pretvarača određeni su prema sljedećim
vrtnje
relacijama:
1 ms
vremenska konstanta
Tw
mjernog člana brzine
vrtnje
0,4297
koeficijent za računanje
Ke
protuelektromotorne
sile
Ukupni moment inercije dobiva se
Pri čemu je Ur određen kao ostvareni napon
pribrajanjem momenta inercije remenice
nakon ispravljanja (napon DC linka) i iznosi 308
momentu inercije motora. Moment inercije
V. Referenca pretvarača zadaje se u intervalu od 0
remenice procijenjen je s obzirom na dimenzije
do 100.
remenice i materijal.
Parametri strujnog senzora, kao i mjernog
U nastavku je dan proračun momenta
člana brzine vrtnje temelje se na procijeni i
Coulombovog trenja i koeficijenta viskoznog
pripadajućim približnim relacijama:
trenja, izveden na način da 80% gubitaka,
nastalih zbog trenja i ventilacije, daje
Coulombovo trenje, a preostalih 20% odnosi se
na viskozno trenje [11].
56
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Iznos nazivne protuelektromotorne sile iznosi
Gdje je:
135 V. Temeljem ovog parametra moguće je
proračunati koeficijent za računanje inducirane
protuelektromotorne sile Ke.
Parametri dani u tablici 5.1 i 5.2 potrebni su
za simuliranje elektromotornog pogona u Matlab-
Simulinku te radu na optimizaciji sustava, što je
obrađeno u narednim poglavljima ovog rada.
Slika 5.1. Shema
elektromotornog
pogona
Figure 5.1.Electric
drive schematics
Slika 5.2. Brzina
vrtnje
Figure 5.2. Rotation
speed
Slika 5.3. Struja iq
Figure 5.3. Current
iq
57
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
5.2. Rezultati testiranja i simuliranja
struje se u praksi postavlja zbog smanjenja udara
5.2. Test and simulation results
momenta motora pri promjeni referentne brzine ili
momenta tereta, što se može postići i na druge
Shema elektromotornog pogona potrebna za
načine (rampa u grani referentne vrijednosti
simuliranje u Simulinku prikazana je na slici 5.1.
brzine, filtar q-komponente struje). Za ispitivanje
PI regulatori brzine vrtnje i struje izvedeni su s
punih performansi pogona, taj filtar potrebno je
„anti-windup“ algoritmom.
isključiti.
Rezultati eksperimentalnog testiranja i
S obzirom na ovu promjenu potrebno je
simuliranja u Simulinku , za ubrzanje motora od
proračunati nove parametre regulatora struje
0 do nazivne vrijednosti, prikazani su za brzinu
(momenta) i brzine vrtnje.
vrtnje na slici 5.2, a za struju iq na slici 5.3.
Vidljivo je približno poklapanje rezultata
6.1. Projektiranje regulatora struje
simuliranja s rezultatima eksperimentalnog
6.1.Current controller design
testiranja što znači da su parametri simulacijskog
modela dobro određeni. Odstupanja nastaju zbog
U ovom poglavlju opisano je projektiranje
aproksimacija, šumova i nekih pojednostavljenja.
regulatora struje (momenta) korištenjem
U tablici 5.3 dan je iznos ostvarenog
Bodeovog prikaza frekvencijskih karakteristika i
nadvišenja i vremena maksimuma za ubrzanje
tehničkog optimuma [1], [11].
motora od 0 do 3000
Prijenosna funkcija otvorenog sustava s
regulatorom GoRt (s) ima oblik:
Tablica 5.3. Rezultati testiranja
Table 5.3. Test results
Gdje je:
K
T [ms]
σm [%]
tmn
[ms]
0,017
13,55
15,5
35
6. Optimizacija elektromotornog pogona
6. Electric drive optimization
Osnovni segment optimizacije ovog pogona
vidljiv je u isključivanju PT2 setpoint filtra s
prirodnom frekvencijom 2000
i koeficijentom
U slučaju kompenzacije najveće vremenske
prigušenja 0,7 koji dodatno usporava odziv
konstante TIit= Ta, odnosno tehničkog optimuma
sustava, uvođenju prefiltra brzine vrtnje, te
(TO), prijenosna funkcija otvorenog sustava s
podešavanju iznosa vremenske konstante povratne
regulatorom GoRt (s) poprima oblik:
veze brzine vrtnje. Setpoint filtar q-komponente
Slika 6.1. Blokovska
shema SMPM-a s PI
regulatorom struje
Figure 6.1. Block
schematics of SMPM
drive with PI current
controller
58
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Slika 6.2.
Amplitudno-
frekvencijska i
fazno-frekvencijska
karakteristika
otvorenog sustava s
regulatorom
Figure 6.2. Bode
plots of open loop
system with current
controller
Frekvencijski dijagrami GoRt (s) prijenosne
funkcije prikazani su slikom 6.2.
S obzirom da se radi o procesu trećeg reda
a željeno nadvišenje je 10%, potrebno fazno
osiguranje iznos:
Konačni parametri PI regulatora struje
(momenta) su:
Na temelju fazno-frekvencijske karakteristike
i izračunatog faznog osiguranja određuje se
frekvencija presjeka:
6.2. Projektiranje regulatora brzine vrtnje
6.2. Rotation speed controller design
U ovom poglavlju opisano je projektiranje
Gdje je:
regulatora brzine vrtnje korištenjem Bodeovog
prikaza frekvencijskih karakteristika i simetričnog
optimuma [1].
Kada se parametrima regulatora postigne
logaritamska amplitudno-frekvencijska
karakteristika LoRws (s) simetrična u odnosu na
S poznatom frekvencijom presjeka crta se
frekvenciju presjeka ωcs, prijenosna funkcija
amplitudno-frekvencijska karakteristika te se
otvorenog sustava s regulatorom (6-15) poprima
određuje koeficijent pojačanja otvorenog sustava
oblik:
s regulatorom KoRt u području niskih frekvencija
ωnf s nagibom karakteristike LoRt (ω) od -1 (-20
dB/dek) iz kojeg se određuje koeficijent pojačanja
regulatora.
59
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Slika 6.3. Model
SMPM-a s PI
regulatorima struje i
brzine vrtnje
Figure 6.3.Model of
SMPM drive with PI
current and rotation
speed controllers
Gdje je:
otvorenog sustava s regulatorom (slika 6.4) LoRωs
(ω) tako da prolazi kroz frekvenciju presjeka ωcs.
Slika 6.4. Amplitudno-frekvencijska i fazno-frekvencijska
karakteristika otvorenog sustava s regulatorom
S obzirom da se radi o procesu 3. reda, a
željeno nadvišenje iznosi 25%, koeficijent a
Figure 6.4. Bode plots of the open loop system with rotation
iznosi:
speed controller
Određuje se koeficijent pojačanja otvorenog
sustava s regulatorom KoRωs u području niskih
frekvencija ωnf s nagibom karakteristike LoRωs (ω)
Na temelju koeficijenta a određuje se iznos
od -1 (-20 dB/dek).
frekvencije presjeka koja definira integralnu
vremensku konstantu.
Gdje je:
Gdje je:
Integralna vremenska konstanta iznosi:
Koeficijent pojačanja otvorenog sustava s
regulatorom KoRωs u području niskih frekvencija
ωnf s nagibom karakteristike LoRωs (ω) od -1 (-20
dB/dek) iznosi:
Crta se Bodeov prikaz (aproksimacija
pravcima) amplitudno-frekvencijske karakteristike
60
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Koeficijent pojačanja PI regulatora brzine vrtnje:
korigirati na iznos:
što predstavlja više od trostruko povećanje
6.3. Rezultati testiranja
koeficijenta pojačanja i preveliko forsiranje
sustava, te se korigirani parametar uzima kao
6.3. Test results
dvostruko veći:
Dobivene parametre regulatora potrebno je
unijeti u programski paket Starter i primijeniti na
upravljačku jedinicu.
Postiže se nadvišenje od oko 37% (slika 6.6).
Regulator brzine vrtnje projektiran je
Uvođenjem prefiltra brzine vrtnje s vremenskom
tako da nadvišenje odziva bude 25%. Kako
konstantom:
bi kompenzacija poremećaja bila što bolja
koeficijent pojačanja regulatora brzine vrtnje
poveća se tako da nadvišenje iznosi 40%, a
dolazi se do nadvišenja od 10% (slika 6.7).
kasnije se to nadvišenje, uvođenjem prefiltra
brzine vrtnje, smanji na 10%. Korigirani
parametri koeficijenta pojačanja regulatora brzine
vrtnje, kao i iznos vremenske konstante prefiltra
određuju se najprije u Matlab-Simulinku, a po
potrebi korigiraju tijekom testiranja.
Vremenska konstanta povratne veze brzine
vrtnje utječe na parametre regulatora brzine
vrtnje kao i na samo ponašanje elektromotornog
pogona, te su shodno tome proračunati parametri
regulatora za različite iznose vremenske konstante
u cilju postizanja što boljeg rada elektromotornog
Slika 6.5. Rezultati testiranja uz KRωs=0,0721 i TIωs=9 ms
pogona.
Figure 6.5. Test results with KRωs=0,0721 and TIωs=9 ms
Odrađena su testiranja koju uključuju odziv
sustava na promjenu reference od 250
uz
proračunate parametre regulatora, odziv uz
korigiran koeficijent pojačanja kojim se ostvaruje
nadvišenje od 40% te testiranje uz prefiltar brzine
vrtnje kojim se ostvaruje nadvišenje od 10%.
Prikazani su i rezultati testiranja za ubrzanje
motora od 0 do nazivne brzine vrtnje.
Parametri regulatora brzine vrtnje za iznos
vremenske konstante povratne veze brzine vrtnje
iznose:
Slika 6.6. Rezultati testiranja uz KRωs=0,144 i TIωs=9 ms
Figure 6.6. Test results with KRωs=0,144 and TIωs=9 ms
Promjenom iznosa vremenske konstante
Rezultati testiranja za te parametre prikazani
povratne veze brzine vrtnje na:
su na slici 6.5. Postiže se nadvišenje od oko
30%. Kako bi nadvišenje iznosilo 40% potrebno
je koeficijent pojačanja regulatora brzine vrtnje
61
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Slika 6.9. Rezultati testiranja uz KRωs=0,144 i TIωs=4,5 ms
Slika 6.7. Rezultati testiranja uz KRωs=0,144 , TIωs=9 ms i
Tpfω=2,6 ms
Figure 6.9.Test results with KRωs=0,144 and TIωs=4,5 ms
Figure 6.7. . Test results with KRωs=0,144 , TIωs=9 ms and
Tpfω=2,6 ms
Slika 6.10. Rezultati testiranja uz KRωs=0,289 i TIωs=4,5 ms
Figure 6.10. Test results with KRωs=0,289 and TIωs=4,5 ms
Slika 6.8. Rezultati testiranja ubrzanja motora od 0 do
nazivne brzine vrtnje uz KRωs=0,144 , TIωs=9 ms i Tpfω=2,6 ms
Figure 6.8.Acceleration test results from 0 to nominal speed
with KRωs=0,144 , TIωs=9 ms and Tpfω=2,6 ms
parametri regulatora brzine vrtnje iznose:
Ovim parametrima postiže se nadvišenje od
Slika 6.11. Rezultati testiranja uz KRωs=0,289, TIωs=4,5 ms i
Tpfω=1,5 ms
29% (slika 6.9). Za postizanje nadvišenja od 40%
(slika 6.10) koeficijent pojačanja regulatora brzine
Figure 6.11. Test results with KRωs=0,289, TIωs=4,5 ms
vrtnje je dvostruko veći i iznosi:
and Tpfω=1,5 ms
Ukoliko vremenska konstanta povratne veze
Uvođenjem prefiltra brzine vrtnje s iznosom
brzine vrtnje iznosi:
vremenske konstante od:
parametri regulatora brzine vrtnje su:
postiže se nadvišenje od 10% kao što je prikazano
na slici 6.11. Slika 6.12 prikazuje ubrzanje motora
od 0 do nazivne brzine vrtnje.
62
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Slika 6.12. Rezultati testiranja ubrzanja motora od 0 do
Slika 6.15. Rezultati testiranja uz KRωs=0,072 , TIωs=18 ms
nazivne brzine vrtnje uz KRωs=0,289, TIωs=4,5 ms i
i Tpfω=4 ms
Tpfω=1,5 ms
Figure 6.15. Test results with KRωs=0,072, TIωs=18 ms
Figure 6.12. . Acceleration test results from 0 to nominal
and Tpfω=4 ms
speed with KRωs=0,289, TIωs=4,5 ms and Tpfω=1,5 ms
Za postizanje nadvišenja od 40% (slika 6.14)
koeficijent pojačanja regulatora brzine vrtnje
potrebno je korigirati na:
Vremenska konstanta prefiltra brzine vrtnje
kojom se postiže nadvišenje od 10% (slika 6.15) je:
Slika 6.16. Rezultati testiranja ubrzanja motora od 0 do
nazivne brzine vrtnje uz KRωs=0,072, TIωs=18 ms i Tpfω=4 ms
Figure 6.16. Acceleration test results from 0 to nominal
speed with KRωs=0,072, TIωs=18 ms and Tpfω=4 ms
Tablica 6.1 prikazuje parametre regulatora
brzine vrtnje, ostvareno nadvišenje i vrijeme
maksimuma, korigirane parametre regulatora i
iznos vremenske konstante prefiltra brzine vrtnje
za različite iznose vremenske konstante povratne
veze i promjenu reference od 250
. Dano je i
Slika 6.13. Rezultati testiranja uz KRωs=0,0361 i TIωs=18 ms
Figure 6.13. Test results with KRωs=0,0361 and TIωs=18
ostvareno vrijeme maksimuma za ubrzanje motora
ms
od 0 do nazivne brzine vrtnje (tmn ).
Tablica 6.1. Usporedba rezultata
Table 6.1. Comparison of results
1 ms
0,5 ms
2 ms
Tω
KRωs
0,072
0,144
0,036
TIωs [ms]
9
4,5
18
Slika 6.14. Rezultati testiranja uz KRωs=0,072 i TIωs=18 ms
σms [%]
32
28
26
Figure 6.14. Test results with KRωs=0,072 and TIωs=18 ms
63
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
tms [ms]
5,75
2,8
11,5
K
0,15
0,28
0,072
σm [%]
10
10
10
tm [ms]
4,25
2,6
9,8
tmn [ms]
19,9
19,5
23,3
Slika 6.18. Usporedba rezultata testiranja struje iq
2,6
1,5
4
Tpfω [ms]
Figure 6.18. Comparison of current iq test results
Usporedbom rezultata iz tablice 5.2 i tablice 6.1
7. Zaključak
dolazi se do zaključka da sustav uz nove parametre
7. Conclusion
regulatora, isključen PT2 setpoint filtar i postavljen
prefiltar brzine vrtnje ima manje ostvareno
Sinkroni motori s permanentnim magnetima
nadvišenje uz brži odziv.
jedni su od najboljih motora zbog svojih
Usporedbom rezultata testiranja prikazanih
malih dimenzija, visoke korisnosti, velikog
na slikama 6.4 do 6.15 vidljiv je utjecaj iznosa
faktora snage i velike gustoće snage po jedinici
vremenske konstante povratne veze. Uz veću
volumena. Korištenjem napredne matematičke
vremensku konstantu povratne veze postiže se
analize u radu strojeva moguće je prikazati model
glatkiji odziv, no kompenzacija poremećaja bi u
SMPM-a u rotirajućem koordinatnom sustavu
tom slučaju trebala biti sporija nego s manjom
u kojem su sve fizikalne varijable neovisne o
vremenskom konstantom. S manjom vremenskom
položaju rotora. Model SMPM-a u takvom, dq
konstantom povratne veze postiže se preveliko
sustavu, ekvivalentan je modelu istosmjernog
forsiranje, te je prisutna veća količina oscilacija.
motora s nezavisnom i konstantnom uzbudom.
Najbolje ponašanje elektromotornog pogona
Analizom rezultata testiranja elektromotornog
postiže se uz Tω=1 ms.
pogona uočeno je da se ponašanje
Na slici 6.17 i 6.18 prikazani su rezultati
elektromotornog pogona može poboljšati. U
testiranja uz početne parametre sustava, te rezultati
početnom modelu pogona koristi se PT2 setpoint
uz proračunate parametre regulatora, uklonjen PT2
filtar koji dodatno usporava odziv, a njegovim
setpoint filta i postavljen prefiltar brzine vrtnje.
uklanjanjem ne gubi se ništa što je regulacijski
Vidljivo je poboljšanje rada elektromotornog
važno. Shodno isključivanju filtra potrebno
pogona u pogledu manjeg nadvišenja uz ostvaren
je proračunati nove parametre regulatora
brži odziv. Isto tako, kompenzacija poremećaja bi
struje (momenta) i brzine vrtnje. Podešena je i
trebala biti bolja po iznosu i vremenski brža.
vremenska konstanta povratne veze brzine vrtnje,
te je postavljen prefiltar. Primjenom rezultata
optimizacije na pogon postiže se brži odziv
brzine vrtnje uz manje nadvišenje, dok je struja
i dalje u granicama dozvoljenih vrijednosti, a
kompenzacija poremećaja bi trebala biti po iznosu
manja te vremenski brža.
Slika 6.17. Usporedba rezultata testiranja brzine vrtnje
Figure 6.17. Comparison of rotation speed test results
64
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
8. Reference
8. References
[1]
Crnošija, P. i Bjažić, T., Osnove automatike
Sinamics S120, Fakultet elektrotehnike i
(1. dio: Analiza i sinteza kontinuiranih sus-
računalstva, 2011/2012
tava - teorija i primjena), Zagreb, Element,
[7]
Siemens, 11/2009., Sinamics S120, http://
2011.
www.industry.usa.siemens.com/datapool/
[2]
Dragojević M., Izvedba algoritma uprav-
us/dt/drives/docs/drv-sinamics_s120-cu_
ljanja i regenerativnog kočenja sinkro-
comp_manual.pdf, 15.04.2014.
nog motora s permanentnim magnetima,
[8]
Siemens, https://mall.industry.sie-
Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2012.
mens.com/mall/en/WW/Catalog/
[3]
Pravica, L., Strukture upravljanja sinkro-
Product/6SL3040-1MA01-0AA0,
nim motorom s permanentnim magnetima,
15.04.2014.
Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2012.
[9]
Siemens, https://mall.industry.sie-
[4]
Siemens, 1/2011. , Sinamics S120/
mens.com/mall/en/WW/Catalog/
S150, http://www.automation.siemens.
Product/6SL3210-1SB12-3AA0,
com/doconweb/pdf/SINUMERIK_
16.04.2014.
SINAMICS_02_2012_E/LH1.pdf?p=1,
[10]
Siemens, https://eb.automation.sie-
08.03.2014.
mens.com/mall/en/WW/Catalog/
[5]
Siemens, 9/2011., Connection of the
Product/?mlfb=1FK7032-2AF2,
SINAMICS S120 to the Technology CPU,
16.04.2014
http://cache.automation.siemens.com/dnl/
[11]
Boršić M., Upravljanje brzinom vrtnje
jM/jM0ODUwNQAA_30119684_HB/
sinkronog motora s permanentnim mag-
pi_s120_en-US_en-US.pdf, 08.03.2014.
netima, Tehničko veleučilište u Zagrebu,
[6]
Kolonić, F., Sumina, D., Kutija, M., Up-
2014.
ute za rad s frekvencijskim pretvaračem
AUTORI · AUTHORS
Marko Boršić - nepromjenjena biografija nalazi
Toni Bjažić - nepromjenjena biografija nalazi
se u časopisu Polytechnic & Design
se u časopisu Polytechnic & Design
Vol. 2, No. 2, 2014.
Vol. 2, No. 2, 2014.
65
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
ZNAČAJ NANOTEHNOLOGIJE ZA GOSPODARSTVO
IMPORTANCE OF NANOTECHNOLOGY FOR ECONOMY
Stjepan Car
Sažetak
Suvremeno tržišno gospodarstvo temelji se na
technical solutions and new products.
primjeni znanstvenih spoznaja i tehnoloških
The main drivers of the development of
dostignuća te inovacija i poslovnoj učinkovitosti.
nanotechnology are population growth and the
Stvarati inovacije znači stvarati prednosti pred
desire for the increase in the quality of life, as
konkurencijom i time osiguravati zapošljavanje i
well as the increase in the energy and water
graditi budućnost društva. Upravo su nanoznanost
consumption and the need for greater security.
i nanotehnologija znanstveno područje od kojeg se
More than ever, the economy has a need for
danas najviše očekuje, jer znanja i vještine iz tog
the application of new technology skills. In
područja mogu bitno doprinijeti stvaranju novih
the next five years, about two million new job
tehničkih rješenja i novih proizvoda.
opportunities will be open for highly educated
Glavni su pokretači razvitka nanotehnologije
people whose knowledge and skills associate
rast stanovništva i želja za kvalitetnijim životom,
with nanotechnology - in terms of education
porast potrošnje energije i vode te potreba za
and production or in selling products based on
većom sigurnošću. Danas, više no ikad prije,
nanotechnology. In the forthcoming period,
gospodarstvo ima potrebu za primjenom novih
Croatian economy as well as R&D institutions
tehnoloških vještina. Očekuje se da će u idućih
and education system are expected to get
pet godina u svijetu biti otvoreno oko dva
involved in the world trends of further economy
milijuna novih radnih mjesta za visokoobrazovano
development by application of nanotechnology.
stanovništvo čija su znanja i vještine povezani s
Keywords: Nanoscience, nanotechnology,
nanotehnologijom bilo u znanosti, obrazovanju
nanoparticles, scientific research, economy.
ili proizvodnji, bilo u prodaji proizvoda baziranih
na nanotehnologiji. U idućem razdoblju očekuje
1. Uvod
se da se i hrvatsko gospodarstvo, istraživačko-
razvojne institucije i obrazovni sustav uključe u
1. Introduction
svjetske trendove daljnjega razvoja gospodarstva
primjenom nanotehnologije.
Europsko i svjetsko poslovno okruženje ubrzano
se mijenja a ciljevi Europske strategije 2020 za
Ključne riječi: nanoznanost, nanotehnologija,
napredan, održiv i uključiv rast izazovi su i prilika
nanočestice, znanstvena istraživanja,
za razvoj hrvatske industrije. Napredan( smart
gospodarstvo.
) rast podrazumijeva rast i razvoj gospodarstva
Abstract
temeljenog na znanju i inovacijama, održivi rast
podrazumijeva pak rast koji uključuje učinkovito
The contemporary market economy is based
korištenje resursa uz ekološki prihvatljivo i
on the application of scientific knowledge and
konkurentno gospodarstvo a uključiv rast znači
technological achievements as well as on the
rast koji potiće visoku zaposlenost i društvenu
innovations and business efficiency. To create
uključenost te donosi ekonomsku, društvenu i
innovation is to create competitive advantage, thus
teritorijalnu koheziju.
providing employment and building the future
Važni mjerljivi ciljevi koji se žele postići do
of society. Nanoscience and nanotechnology
2020. su:
are fields with highest expectations, because
zaposlenost stanovništva između 20 i 64 godine
knowledge and skills within this field can
na razini 75 %,
significantly contribute to the creation of new
66
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
ulaganje u istraživanje i razvoj na razini od 3 %
ali relevantne za različite industrijske sektore
BDP-a Europske unije,
te su temelj za ostvarivanje konkurentskih
postizanje klimatsko energetskog cilja 20-20-
prednosti. U industrijskom razvoju predviđena
20,
je napredna (smart) specijalizacija, koja
rano napuštanje školovanja ispod 10 % te
pretpostavlja korištenje konkurentskih prednosti
minimalno 40 % mlade generacije s diplomom i
regije, uzimajući u obzir sve utjecajne faktore:
manje od 20 milijuna ljudi izloženo riziku
raspoložive resurse, tradiciju i iskustvo,
siromaštva.
ali i prilike za novi razvoj, vodeći računa o
Da bi Europska unija zadržala svoj
podjednakom teritorijalnom razvoju i punoj
vodeći položaj u globalnoj konkurenciji s
uključenosti zajednice.
jakom tehnološkom osnovom i industrijskim
Europska unija prepoznala je sedam društvenih
kapacitetima, odlučila je povećati strateška
izazova:
ulaganja u istraživanje i razvoj ključnih
zdravlje, demografske promjene i kvaliteta
tehnologija koje omogućuju razvoj i brz dolazak
života
do inovacija. Pritom se posebno podupiru
sigurnost hrane, održiva poljoprivreda i
inovacijske aktivnosti u malim i srednjim
šumarstvo, istraživanje mora, pomorstva i
poduzećima i omogućuje pristup rizičnomu
unutarnjih voda te bioekonomija
kapitalu za potporu financiranju istraživanja i
sigurna, čista i učinkovita energija
razvoja, ali i za rast poslovanja kao i njihovu
napredni (smart), zeleni i integrirani promet
internacionalizaciju.
klimatska aktivnost, okoliš, učinkovitost
Europska strategija razvoja do 2020.
resursa i sirovina
postavljena je na tri glavna oslonca: izvrsnost
Europa u promjenljivom svijetu - uključiva
u znanosti, industrijsko vodstvo i društvene
inovativna i promišljena zajednica
izazove. Za postizanje industrijskoga vodstva
sigurnost društva.
ojačat će se industrijska konkurentnost u
Za takav razvoj društva Europa je odlučila
informacijskim i komunikacijskim tehnologijama,
jače spojiti obrazovanje, istraživanje i poslovanje
u tehnologijama vezanim uz svemir te u šest
u takozvani trokut znanja (slika 1), što
ključnih tehnologija koje će bitno pridonijeti
podrazumijeva spajanje akademskih znanstvenih
inovacijama i konkurentnosti Europskih
istraživanja s poduzetničkim duhom i većim
proizvoda: nanotehnologija, mikroelektronika i
interdisciplinarnim fokusom na društvene i
nanoelektronika, fotonika, napredni materijali,
organizacijske prakse kao i na krajnje korisnike
biotehnologija i napredni proizvodni sustavi.
inovacija [1]. Privatna ulaganja u obliku javno-
Sve te tehnologije utemeljene su na znanju,
privatnoga partnerstva, europski strukturni i
multidisciplinarnosti i kapitalno su intenzivne
investicijski (ESI) fondovi kao instrumenti za
Slika 1. Trokut znanja
[1]
Figure 1 The
Knowledge triangle
[1]
67
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
provedbu zajedničke europske kohezijske politike
i Okvirni program OBZOR 2020 za istraživanje
i inovacije na razini Europe za razdoblje 2014.
- 2020. tri su ključne mjere za postizanje
zacrtanih ciljeva Europske unije. Simultanim
korištenjem sredstava iz programa OBZOR 2020
i ESI fondova osigurava se financijska potpora
različitim, ali međusobno povezanim aktivnostima
u procesu razvoja, istraživanja i inovacija.
Da bi se ubrzao i poboljšao proces stvaranja
inovacija u poslovnom sektoru putem čvršće veze s
akademskom zajednicom, EU će kod predlaganja i
provođenja istraživačko razvojnih projekata posebno
Slika 2 Nanoznanost i nanotehnologija [6]
podržavati partnerstvo između poslovnog sektora,
Figure 2 Nanoscience and nanotechnology [6]
akademske zajednice i vladinih institucija (Triple
Helix partnerstvo) a šira društvena uključenost na
znatno su drugačija od svojstava materijala na
stvaranju društveno korisnih (socijalnih) inovacija,
većim razinama jer:
ostvarivat će se uključivanjem organizacija civilnog
nanomaterijali imaju znatno veću površinu
društva u projekte (Quadruple Helix partnerstvo).
u usporedbi s jednakom masom materijala
Očekuje se da će takvi principi rada prilikom
veće razine, što im daje specifičnu kemijsku
stvaranja inovacija doprinijeti većoj kvaliteti
reaktivnost i nova fizikalna svojstva
inovacija i učinkovitosti procesa kao i svestranijoj
mada je još 1959. američki fizičar i nobelovac
primjeni što će osigurati brži svekoliki razvoj
Richard Feynman pokazao čudesan svijet
društvene zajednice.
gradnje molekula, izradom pretražnoga
Dakle, cjelokupni razvoj Europske unije
mikroskopa (engl. scanning tunneling
zasniva se na inovacijama kao glavnom pokretaču
microscope - STM), koji su izumili Gerd
svih promjena. Hrvatska kao suverena društvena
Binnig i Heinrich Rohrer u IBM-u Zürichu
zajednica ne smije zaboraviti spoznaju slavnoga
1981. (slika 3), omogućena su brojna
prirodoslovca Charlesa Darwina: “Ne opstaju
istraživanja širom znanstvenih zajednica
najjači i najinteligentniji, nego oni koji se najbrže
u ponašanju materijala na nanorazini
prilagođavaju promjenama.” Stoga i naše društvo
prevladavaju kvantni efekti, koji pak utječu na
mora slijediti politiku svojega razvoja i pritom
elektromagnetska i optička svojstva materijala.
ne kopirati, nego fokusirati svoja istraživanja i
Utemeljiteljem nanotehnologije smatra
inovacije na područja u kojima može uspjeti na
se K. Eric Drexler, američki inženjer koji je
globalnom tržištu [2,3,4,5].
1981. u časopisu Proceedings of National
Academy of Sciences objavio osnovne principe
2. Nanoznanost i nanotehnologija
molekularnoga inženjerstva i skicirao razvojni
put nanotehnologije. Izraz nanotehnologija prvi
2. Nanoscience and nanotechnology
je uveo Norio Taniguchi još 1974. da bi opisao
Nanoznanost [6] podrazumijeva istraživanje i
točnost izrade s nanometarskom preciznošću.
otkrivanje ponašanja svojstava materijala na
Glavni pokretač razvoja nanotehnologije
nanoskali (dimenzija od 1 do 100 nanometara,
jesu inovacije koje mogu doprinijeti rješavanju
slika 2). Nanotehnologija pak podrazumijeva
problema proizišlih iz:
način i vještine korištenja svojstava i ponašanja
želje za boljim životom
materijala na nanoskali. Ovdje se radi o rukovanju
porasta potrošnje energije i vode uslijed porasta
na razini pojedinačnih atoma i molekula, što
broja stanovništva
omogućuje izradu materijala specifičnih novih
potrebe za većom sigurnošću.
svojstava.
Stoga su mnoge zemlje prepoznale taj
Svojstva materijala [7] na nanometarskoj razini
potencijal nanotehnologije i to ne samo kao
68
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
Slika 3 Pretražni mikroskop koji radi na bazi tunel efekta [7]
Figure 3 Scanning microscope operated on the principle of
the tunnel effect [7]
Slika 5 Godine 2004. Andre Geim i Konstantin Novoselov
otkrili su prestižna svojstva jednoatomske ravnine grafita
nazvane grafen, za što su 2010. dobili Nobelovu nagradu [7]
Figure 5 In 2004 Andre Geim and Konstantin Novoselov
discovered the excellent performance of single atomic
graphite plane called graphene, for that discovery they
received the Nobel Prize in 2010. [7]
svojstava površina ili pak antibakterijsko
djelovanje kakvo imaju nanočestice srebra.
Može se slobodno reći da smo tek ušli u doba
nanotehnologije, gdje nam predstoje mnoga nova
otkrića i kreacije novih materijala.
To su samo neki primjeri bezkrajnih
mogućnosti stvaranja novog svijeta tehnike i
Slika 4 Ugljikove nanostrukture odnosno različiti materijali
građeni samo od atoma ugljika [7]
tehnologije u službi napredka društvene zajednice.
Figure 4 Carbon nanostructures and different materials
constructed only of carbon atoms [7]
3. Obrazovanje i specijalizacije na području
nanotehnologije
gospodarskoga čimbenika nego i kao put kojim se
mogu zadovoljiti potrebe suvremenoga društva.
3. Education and specialization in the field
Godine 1985. Robert Curl, Harold Kroto i
of nanotechnology
Richard Smalley otkrili su čudesne ugljikove
nanoloptice - molekule sastavljene isključivo od
Nanoznanost i nanotehnologija izrazito su
ugljika u obliku šuplje kugle, nazvane fulerenima,
interdisciplinarna područja koja uključuju
a 1991. Sumio Iijima otkrio je ugljikove
potrebna znanja i vještine iz matematike,
nanocijevi - cilindre načinjene od jednog sloja
fizike, kemije, biologije s okolišem i znanja iz
atoma ugljika, tvorevine specifičnih svojstava koje
područja primjene kao što su elektrotehnika,
umnogome mijenjaju fizikalna svojstva kompozita
strojarstvo, energetika, medicina i dr. Radi
načinjenih na njihovoj osnovi (slika 4). Veoma
se dakle o sinergiji prirodnih znanosti i
je zanimljiva tvorevina s jednorednim atomima
inženjerstva. To zahtijeva potpuno novi pristup
ugljika - nazvana grafenom, koja je najtanja,
visokoškolskomu obrazovanju, koje nije jednako
najčvršća, fleksibilna, prozirna i električno
u svim zemljama ni na svim sveučilištima.
vodljiva (slika 5).
Sve ovisi o raspoloživim resursima, tradiciji i
Naravno, ima i drugih nanočestica, npr. SiC,
prihvaćanju promjena u obrazovnom sustavu,
TiO2, SiO2, za tvorbu kompozita ili promjenu
[8]. Znakovita su dva različita pristupa u Finskoj,
69
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
oba fokusirana na primjenu znanja i vještina
u razvoju novih proizvoda (slike 6 i 7) ali i
teritorijalna specijalizacija prema industriji koja
postoji ili će se razvijati na dotičnom području.
Bitno je napomenuti da sve razvijene države i
države u razvoju veliku pozornost posvećuju
znanstvenim istraživanjima i korištenju rezultata
takvih istraživanja za boljitak društva, a korisnici
usmjeravaju aktivnosti i sufinanciraju ih.
U Hrvatskoj se spoznaje o nanotehnologiji
mogu steći tek na doktorskim studijima u okviru
kojih se provode znanstvena istraživanja ili
sudjelovanjem u timovima istraživačko-razvojnih
Slika 6 Obrazovanje o nanotehnologiji na Tehnološkom
sveučilištu u Helsinkiju [8]
projekata koji se najčešće financiraju iz fondova
Europske unije. Druga je značajka pristupa
Figure 6 Nanotechnology education at the University of
Technology in Helsinki [8]
nanotehnologiji regionalna specijalizacija za
pojedina područja primjene, što nije praksa
samo u Europi nego i u Sjedinjenim Američkim
Državama, ali ne samo geografski većih
zemalja nego i manjih, nama sličnijih, kao što
su Finska i Austrija (slika 8). Razlog tomu leži
u provođenju politike regionalne specijalizacije
prema konkurentskim prednostima regije i
tako efikasnijem korištenju skupe znanstveno-
istraživačke infrastrukture i ljudskih potencijala,
ali i ravnomjernijega gospodarskog razvoja
zemlje.
4. Neki primjeri primjene nanotehnologije
Slika 7 Obrazovanje o nanotehnologiji na Jyväskylä
sveučilištu u Finskoj [8]
4. Some examples of nanotechnology
Figure 7 Nanotechnology education at the University of
“Nanotvorevine” se mogu sresti svakodnevno
Jyväskylä in Finland [8]
u prirodi, npr. kod leptira, lopoča ili guštera.
Leptirova krila mijenjaju boju mijenjanjem
oblika nanodijelova površine krila koji različito
reflektiraju zrake svjetlosti. Tako se postiže efekt
promjene boje (slika 9).
Jesmo li se pitali zašto je list lopoča uvijek
čist, a raste u prljavoj vodi i često na njega skaču
žabe prljavih nogu? To je zato što površina lista
nosi nanodlačice, pa uslijed površinske napetosti
kapljice vode ne prodiru do same površine lista.
Nakon isparavanja vode, koja je možda i nosila
neke nečistoće, strujanje zraka odnese prljavštinu
Slika 8 Područja specijalizacije u nanotehnologiji po
i površina lista uvijek ostaje čista. U literaturi se
regijama u Austriji [8]
takvo ponašanje površine koja ne upija tekućine
Figure 8 Areas of specialization in nanotechnology within the
naziva lotus efekt. Taj se efekt koristi i u izradi
Austrian regions [8]
neupijajućih tkanina koje već postoje na tržištu.
Niti tkanine nose nanodlačice, pa tkanina uslijed
70
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
adhezijskih sila tekućine ne prodire u tkaninu
nanoelektronika i nanofotonika: poluvodički
nego se kapljice kotrljaju po njoj (slika 10).
nanokristali i fotonički elementi
Kako se gušter može penjati po glatkoj
nanohrana: funkcionalna hrana, nanoemulzije,
površini? Odgovor leži u gibljivim nanodlačicama
biozaštitne površine,…
na vrhovima prstiju noga (slika 11). Veoma mnogo
samosložive molekularne nanostrukture: DNK
nanodlačica u kontaktu je s glatkom površinom,
nanostrukture, 2D molekularne strukture,…
a uslijed njihove gibljivosti mijenja se veličina
nanomedicina: izrada i pozicioniranje
površine prianjanja, a time i otpor trenja koji
lijekova, biopodnošljivi materijali, biosenzori,
drži guštera. Na toj ideji moglo bi se proizvesti
dijagnostika,…
Spiderman odijelo.
Sve ovo pokazuje ogromnu širinu za znanstvena
U nanotehnologiji se dakle ne radi samo o
istraživanja u nanotehnologiji te veliki potencijal
slaganju atoma i molekula u specifične nove
za primjenu u gotovo svim područjima ljudskoga
tvorevine koje ne postoje u prirodi nego i o samim
djelovanja. Stoga se s pravom može tvrditi da će
nanotvorevinama, koje imaju sasvim drugačija
mehanička svojstva od tvorevina mikrometarskih
dimenzija. Stoga je bionika, biološka znanost koja
proučava funkcije živih bića i time rješava mnoge
inženjerske probleme, iznimno važna za razvoj i
primjenu nanotehnologije.
Posebno važno područje primjene
nanotehnologije je djelovanje različitih
nanočestica na žive organizme s obzirom na to
da nanočestice, zbog svojih dimenzija, mogu
proći kroz staničnu opnu i djelovati na stanicu. To
svojstvo nanočestica metala već se danas koristi
za proizvodnju “nesmrdljivih” tkanina. Naime,
nanočestice metala kojima su obložene niti
tkanine ubijaju bakterije (slika 12).
Slika 9 Nanostruktura krilaca leptira koja mijenjaju boju
Nanotehnologija ima veoma značajnu
uslijed promjene oblika nanopovršina [7]
ulogu i u medicini. Nanostrukturirani lijekovi,
Figure 9 Nanostructure of the butterfly wings that change
biosenzori, prevlake i implantati, nosači lijekova,
colour due to a change of nanosurface [7]
ali i dijagnostika čitanjem DNK-a, samo su
neka područja medicine gdje se očekuje najveći
doprinos ljudskomu zdravlju (slika 13).
Radi lakšega praćenja zbivanja na području
primjene nanotehnologije, ona se može
segmentirati na:
nanomaterijale
nanoelektroniku
nanomedicinu
molekularnu nanotehnologiju
alate i uređaje za nanotehnologiju.
Nadalje, prema području istraživanja,
nanotehnologija se može podijeliti na potpodručja:
funkcijski nanomaterijali: nanoprevlake,
Slika 10 Nanotehnologija u izradi tekstila s lotus efektom,
nanokompoziti, nanovlakna,…
koji se susreće u prirodi kod lista lopoča [7]
nanomaterijali za procese: kataliza, skladištenje
električne energije, fotonaponski članci, gorivni
Figure 10 Nanotechnology in the production of fabrics with
lotus effect, in the nature this effect is encountered in lotus
članci, termoelektrični članci, nanosenzori,…
leafs [7]
71
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
21. stoljeće biti obilježeno snažnom primjenom
nanotehnologije, koja će postati čvrst oslonac
za razvoj gospodarstva, baš kao što je to danas
informatičko-komunikacijska tehnologija [8].
Prema podacima Credit Suisse, godišnji
porast vrijednosti proizvoda u čijoj se proizvodnji
primjenjuje nanotehnologija iznosi oko 20%.
Već sljedeće godine očekuje se vrijednost prodaje
od oko 1000 mlrd. USD, a na tom će području biti
zaposleno preko 2 milijuna ljudi. Stoga je to velik
izazov i za Hrvatsku, posebice za njenu znanost i
gospodarstvo [9].
Slika 11 “Ljepljive” noge guštera koje prianjaju uslijed
gibljive nanostrukture vrhova prstiju [7]
5. Zaključak
Figure 11 Sticky lizard feet adhere due to moving
5. Conclusion
nanostructure of the fingertips [7]
Kao jedna od ključnih tehnologija 21. stoljeća,
nanotehnologija već danas ima veliki utjecaj
na tehnološki razvoj gospodarstva, a u idućem
razdoblju taj će utjecaj biti impresivan. Naime,
nanotehnologija omogućuje stvaranje novih
materijala specifičnih svojstava, a time i
inovativnih proizvoda prestižnih karakteristika
kao ključne poluge konkurentnosti proizvoda
na globalnom tržištu. Kolika je njezina važnost
najbolje govori strateški dokument Europske
unije iz područja istraživanja i inovacija OBZOR
2020. Primjena rezultata znanstvenih istraživanja
Slika 12 Zaštita vlakana tekstila metalnim nanočesticama
očekuje se u gotovo svim društvenim izazovima
koje ubijaju bakterije i štite tekstil od neugodnih mirisa [7]
koje je Unija prepoznala za razdoblje 2014. -
Figure 12 Nanoparticle metal protection of the textile that
2020. godine.
kills bacteria and protects textiles from the odor [7]
Nanoznanost je izrazito interdisciplinarna
i zahtijeva novu strukturu visokoškolskoga
obrazovnog programa, koji treba staviti naglasak
na matematiku, fiziku, kemiju i biologiju s
okolišem, a zatim na specijalizaciju za područje
primjene. Današnja mogućnost stjecanja znanja
o nanotehnologiji u Hrvatskoj jedino doktorskim
studijima, neefikasan je put jer predugo traje i nije
poduprt izgradnjom odgovarajuće infrastrukture
ni ozbiljnom suradnjom s budućim korisnicima
rezultata novih spoznaja u nanoznanosti.
S obzirom na širinu moguće primjene
nanotehnologije, kao i kapitalno iznimno
zahtjevno područje, nužna je veoma uska
Slika 13 Primjena nanotehnologije u medicini:
suradnja s gospodarstvom, od kojeg se očekuje
nanostrukturirani lijekovi, biosenzori, prevlake i implantati,
da usmjerava istraživanja da bi primjena rezultata
nosači lijekova…[7]
bila što brža, svrsishodna i isplativa. Velika
Figure 13 The application of nanotechnology in medicine:
prilika za ovladavanje ovom ključnom strateškom
nanostructured drugs, biosensors, coatings and implants,
drug carriers ...[7]
72
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
tehnologijom je uključivanje znanstvene zajednice
prijenos znanja i vještina na gospodarstvo i
i gospodarstva u međunarodne istraživačko-
došlo do primjene nanotehnologije u hrvatskom
inovacijske programe kako bi se ubrzao
gospodarstvu.
6. Reference
6.References
[1]
Leceta, J. M., “Catalysing innovation in the
[5]
Basarac, G., “Mogućnosti financiranja
knowledge triangle”, European Institute
istraživanja, tehnološkog razvoja i ino-
of Innovation & Technology, Office of the
vacija iz Financijske perspektive EU
European Union, Luxembourg, 2012.
2014. - 2020.”, Ministarstvo gospodarstva,
Partnerske konzultacije, PP prezentacija,
[2]
Puljiz, J., “Prijedlog Partnerskog spora-
Dubrovnik, 2014.
zuma Republike Hrvatske za korištenje
ESI fondova u razdoblju 2014. - 2020. u
[6]
Jukić, A., “Nanoznanost i primjena nanote-
kontekstu Europa 2020 Strategije”, Partner-
hnologije”, Nacionalno vijeće za znanost,
ske konzultacije, PP prezentacija, Zagreb,
PP prezentacija, 2008.
2014.
[7]
Vuletić, T., “Nanotehnologija”, Tribina Hr-
[3]
Derk, M., “Prijedlog Operativnog programa
vatsko bioetičko društvo, PP prezentacija,
iz područja konkurentnosti i kohezije
2014.
za financijsko razdoblje 2014. - 2020.”,
[8]
Car, S., “Struktura obrazovanja i poticanje
Partnerske konzultacije, PP prezentacija,
razvoja gospodarstva temeljenog na nanote-
Zagreb, 2014.
hnologiji”, Nacionalno vijeće za znanost,
[4]
Rajaković, M., “Strategija pametne speci-
PP prezentacija, 2008.
jalizacije Republike Hrvatske”, Ministar-
[9]
Car, S.,“Primjena nanotehnologije u
stvo gospodarstva, Partnerske konzultacije,
elektroindustrji-nove prilike za inovacije“,
PP prezentacija, Dubrovnik, 2014.
7.dani inženjera elektrotehnike, HKIE,
Zadar, 25.-27. rujna, 2014. str. 82-103 (
pozvano predavanje )
AUTHOR · AUTOR
Stjepan Car - nepromijenjena biografija
malazi se u časopisu P & D Vol.1, No.1, 2013.
Korespondencija:
scar@koncar-institut.hr
73
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
EXTENDING PHP WITH MODULES
MODULARNO PROŠIRENJE PHP-A
Davor Lozić, Alen Šimec
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Abstract
The purpose of this article is to show how to
članku radit će na Debian Linux distribuciji, ali s
extend PHP and build modules. Since PHP is
manjim promjenama trebao bi raditi i na bilo kojoj
built mostly with C, one must be familiar with
drugoj distribuciji.
C or at least with some programming constructs
like variables, loops, structures, unions, macros
Ključne riječi: Internet, php, moduli, izvorni kod,
etc. PHP modules are built when standard PHP
varijable, Debian Linux
abilities doesn’t fit developer’s needs and when
a developer wants to create a set of function or a
1. Introduction
library for which he doesn’t want to provide the
1. Uvod
original source code. Since PHP is an interpreted
language, it’s hard to hide the original source
PHP is an acronym which stands for “PHP: Hypertext
code. Before creating a module, this paper will
Preprocessor” and is widely used in web development
also explain how PHP variables are handled
on server side [1]. The language is written in C and
internally and what tools one must have for
through history it had many forms and purposes but
creating PHP modules. Source code in this paper
the PHP version 3 was the first version that closely
will work on Debian Linux distribution, but with
resembles PHP as it exists today[2].
small modifications, it should also work on other
Also, PHP is a general-purpose, scripting
Linux distributions.
and high-level programming language. General-
KeyWords: Internet, php, modules, source code,
purpose means the language is designed to be used
variables, Debian Linux
in a wide variety of application domains. Word
“scripting” means the language is not compiled;
Sažetak
rather, it is analyzed and executed line by line in
Cilj ovog članka je pokazati kako proširiti PHP i
runtime. High-level means that most developers
izraditi module. Kako je PHP napravljen pomoću
does not need to know how the language works
C-a, potrebno je poznavati C ili barem neke
with memory, does not do anything “under the
jednostavne programske konstrukte kao što su
hood” and gives a certain level of abstraction
varijable, petlje, strukture, unije, makroi itd.
from the details. When a developer needs to create
PHP moduli se rade u slučaju kada programeru
a function but does not want to give the source
osnovna funkcionalnost PHP programskog jezika
code, function could be written in C, compiled as
nije dovoljna ili kada programer želi napraviti
a module and be added to PHP.
set funkcija ili biblioteku funkcija za koju ne želi
For compiling additional modules, it is crucial
prikazati izvorni kôd. Kako je PHP interpretirani
to understand some concepts about PHP internals
jezik, teško je skriti originalni izvorni kôd. Prije
and how it actually works. This paper will start
izrade modula, članak objašnjava i kako su PHP
with how PHP variables are represented internally,
varijable implementirane interno te što je potrebno
how to write a simple PHP function in C and then
imati za izradu PHP modula. Izvorni kôd u ovom
how to compile it and create a module.
74
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
2. Zvalue
PHP is smart enough not to create another
2. Zvalue (zend value) struktura
_zval_struct but to increment refcount__gc
variable.
In PHP, there are actually eight different types of
is_ref__gc tells to PHP is the variable maybe
variables [2]: integers, floating point numbers,
just a pointer to another variable:
strings, Booleans, arrays, objects, resources and
$variable = 10;
null type.
$variable2 = &$variable;
Since C programming language is statically
typed, a developer cannot put integers in Boolean
Now, PHP is really smart when optimizing
variable or strings into floating point variable
variables. If the refcount__gc is 3 and
but PHP can. This is possible with unions in C.
$variable changes its type and value, PHP doesn’t
Actually, every PHP variable is a _zvalue_
change other 9 variables, instead it just creates
value union and this is how the union is
another _zval_struct only for $variable.
implemented: [4]
$variable = 10;
typedef union _zvalue_value {
$variable2 = $variable;
long lval;
$variable3 = $variable2;
double dval;
/* only $variable get a new _zval_struct
struct {
*/
char *val;
$variable = “now it’s a string”;
int len;
} str;
3. PHP-src and PHPize
HashTable *ht;
zend_object_value obj;
3. Php izvorni kôd i phpize
} zvalue_value;
First, a developer must get PHP source code and
It is worth noticing that string variables save
that is very easy thing to do with Git:
the start of the string and the length of the string
git clone https://github.com/php/php-src.
so “\0” values in PHP strings practically doesn’t
git
have any special meaning.
Now, the problem is how would PHP know
Now, since creating PHP modules could be
is there integer or string inside union. PHP has
pretty straightforward in many cases, there is a
_zval_struct:
tool which can create a skeleton for a developer
struct _zval_struct {
and it is called ext_skel. For creating modules,
zvalue_value value;
developer needs phpize which can use the
zend_uint refcount__gc;
created skeleton and your code and then create a
zend_uchar type;
module. On Debian Linux (and on many Debian
zend_uchar is_ref__gc;
derivatives) you could probably get the tool with:
};
apt-get install php5-devel
_zval_struct has zvalue_value inside
and _zval_struct represents a single PHP
Now, a developer must go to the downloaded/
variable. Type inside structure tells about variable
cloned source code and go to the ext folder and
type inside union, refcount__gc tells to garbage
execute ext_skel and provide the module name
collector how many pointers are pointing to the
which will, in this paper, be called myext:
same variable:
cd ext
$variable = 10;
./ext_skel -extname=myext
$variable2 = $variable;
$variable3 = $variable2;
Inside myext folder, there is a config.m4 which
needs to be edited. Remove comments so the file
75
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
if(zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS()
contains this (watch for indentation, “[“ needs to
TSRMLS_CC, "z", &arg) == FAILURE) {
be in the same indentation level as “PHP_ARG_
return;
ENABLE”):
}
PHP_ARG_ENABLE (myext, whether to enable
myext support,
switch (Z_TYPE_P(arg)){
case IS_NULL:
[
--enable-myext
Enable myext
php_printf("Hello NULL\n");
support])
break;
case IS_LONG:
Now, phpize must be executed, which will
php_printf("Hello %ld\n", Z_
prepare the module:
LVAL_P(arg));
phpize
break;
case IS_DOUBLE:
./configure --enable-myext
php_printf("Hello %.2f\n", Z_
DVAL_P(arg));
Now, inside myext.c there is a function called
break;
PHP_FUNCTION (confirm_myext_compiled) and
case IS_STRING:
this is could be one of the PHP functions.
php_printf("Hello %s\n", Z_
A developer can rename or add new functions
STRVAL_P(arg));
inside extension but they need to be declared
break;
inside myext_functions[]. Now, the function
default:
will print “Hello World”:
php_printf("Error type!\n");
PHP_FUNCTION(confirm_myext_compiled){
}
php_printf(“Hello World\n”);
}
}
Again, recompiling, installing and restarting a web
Compilation and installation step is easy:
server:
make
make
make install
make install
/etc/init.d/apache2 restart
Extension needs to be enabled inside php.ini
file and the HTTP server needs to get restarted:
Now, testing should be easy enough:
extension=myext.so
confirm_myext_compiled(5);
sudo /etc/init.d/apache2 restart
echo "<br />";
confirm_myext_compiled("test");
Now, inside HTTP server’s root folder, there
echo "<br />";
must be a test file, for example, myext.php.
confirm_myext_compiled(0.5);
<?php
echo "<br />";
// Hello World
confirm_myext_compiled(null);
confirm_myext_compiled();
echo "<br />";
What about sending parameters? Function
zend_parse_parameters gets parameters and
And the result should be as expected:
puts them inside zval’s. In this example, confirm_
Hello 5
myext_compiled is getting a string and instead
Hello test
printing “Hello World”, it will print “Hello “ and the
Hello 0.50
provided string or a number. Here, binary safety is
Hello NULL
not a concern so printf function should be enough:
PHP_FUNCTION(confirm_myext_compiled){
Function zend_parse_parameters has
zval *arg;
TSRMLS_CC. TSRM is Thread Safe Resource
76
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
4. Benchmarking
Manager [5] and it is not a subject in this
paper. String “z” could be any of the provided
4. Test brzine
combinations which are telling to PHP what
parameters it could expect [3]:
Hiding source code is not the only advantage
when writing extensions in C. C programming
Specifier
C type
Description
language is faster. In this paper, a function which
b
zend_bool
Boolean
gets two integers and returns a sum, is examined,
z
zval *
Any variable
both C and PHP version of code.
Integer with
C version, pretty simple:
L
long
truncation
PHP_FUNCTION(confirm_myext_compiled){
d
double
Float
long l1, l2;
String (value
if(zend_parse_parameters(ZEND_NUM_
s
char *, int
and length)
ARGS() TSRMLS_CC, "ll", &l1, &l2) ==
Integer with
FAILURE) {
l
long
rollover
return;
}
It is possible to put strictly double inside a
double variable instead of zval, with a specifier d.
RETURN_LONG(l1 + l2);
double d;
}
if(zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS()
TSRMLS_CC, "d", &d) == FAILURE) {
PHP version, even simpler:
return;
}
function php_version($a, $b){
return $a + $b;
There are some modifiers which can tell more
}
about passed parameters to PHP:
On some systems, there is a need for extending
Modifier
Meaning
PHP timeouts since the test script will be longer
|
(pipe)
All specifiers beyond this point are
than 30 seconds (which is default on many
optional
systems):
!
If NULL is passed, leave the C variable
set_time_limit(1000);
unmodified
/
Separate value so that changes made to
If this function is not working, inside php.ini
it by the C implementation do not effect
max_execution_time should be altered. php.ini
the PHP variable passed to the function.
could be easily found with:
php --ini
So, creating a function which gets a Boolean,
The whole testing script is here:
double and an optional integer is easy:
<?php
zval_bool b;
set_time_limit(1000);
double d;
long l;
if(zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS()
function php_version($a, $b){
TSRMLS_CC, "bd|l", &b, &d, &l) ==
return $a + $b;
FAILURE) {
}
return;
}
$before_php = microtime(true);
for ($j=0 ; $j<100000000; $j++) {
php_version(5, 10);
}
77
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
$after_php = microtime(true);
5. Conclusion
$result_php = $after_php - $before_php;
5. Zaključak
echo "PHP version: " . $result_php;
Writing modules in C is harder than writing
echo "<br />";
plain PHP functions but, as benchmarking
showed, execution time is faster and therefore if
a developer needs to write many functions which
$before_c = microtime(true);
needs massive calculations, it’s definitely a better
for ($i=0 ; $i<100000000; $i++) {
option. A developer could examine the created .so
confirm_myext_compiled(5, 10);
file inside modules folder with objdump. In this
}
paper, it’s done with the next line:
$after_c = microtime(true);
objdump -M intel -D myext.so
$result_c = $after_c - $before_c;
echo "C version: " . $result_c;
echo "<br />";
This is what is generated for zif_confirm_
myext_compiled:
b60: push
rbx
$faster = $result_php - $result_c;
b61: mov
rbx,rsi
echo "C version is faster for: " .
b64: lea
rsi,[rip+0x5c]
$faster;
b6b: xor
eax,eax
$percentage = (1 - ($result_c / $result_
b6d: sub
rsp,0x10
php)) * 100;
b71: lea
rcx,[rsp+0x8]
echo "<br />";
b76: mov
rdx,rsp
b79: call
9a0 <zend_parse_parameters@
plt>
echo "That is " . sprintf("%.2f%%",
b7e: cmp
eax,0xffffffff
$percentage) . " faster";
b81: je
b93 <zif_confirm_myext_
compiled+0x33>
The result on my machine:
b83: mov
rax,QWORD PTR [rsp]
PHP version: 22.995001077652
b87: add
rax,QWORD PTR [rsp+0x8]
C version: 19.179035186768
b8c: mov
BYTE PTR [rbx+0x14],0x1
C version is faster for: 3.8159658908844
b90: mov
QWORD PTR [rbx],rax
That is 16.59% faster
b93: add
rsp,0x10
b97: pop
rbx
b98: ret
b99: nop
DWORD PTR [rax+0x0]
There are ways to improve generated code but
it’s still less than code generated while executing
plain PHP functions and it’s a lot harder to find
out how the function works and what it does.
78
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
6. References
6. Reference
[1]
http://news.netcraft.com/ar-
[4]
http://www.phpinternalsbook.com/zvals/
chives/2013/01/31/php-just-grows-grows.
basic_structure.html
html
[6]
http://devzone.zend.com/303/extension-
[2]
https://line.do/php-evolution/8oq/vertical
writing-part-i-introduction-to-php-and-
zend/
[3]
https://github.com/sgolemon/phptek2013/
blob/master/params/README.md
AUTORI · AUTHORS
Davor Lozić (dlozic@tvz.
Alen Šimec - nepromjenjena biografija nalazi
hr), student at the Polytechnic
se u časopisu Polytechnic & Design
of Zagreb, currently working
Vol. 1, No. 1, 2013.
as a senior software engineer
at Informatička podrška d.o.o.
Korespondencija:
creating web-based applications
alen@tvz.hr
with ExtJS and CakePHP. Interested in application
security, internal work of operating systems and low-
level programming.
79
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
TEHNOLOGIJA 3D GRAVIRANJA UNUTAR KRISTALA
TECHNOLOGY OF 3D ENGRAVING INSIDE THE CRYSTAL
Zvonimir Sabati1, Andrija Bernik2, Nenad Breslauer3
1Fakultet organizacije i informatike Varaždin
2Sveučilište Sjever, Sveučilišni centar Varaždin
3Međimursko veleučilište u Čakovcu
Sažetak
Lasersko graviranje unutar kristala (Sub-
important moment of time inside the crystal
Surface Laser Engraving) dokazuje da je moguće
shape. Today, for this purpose, a lasers with
spojiti u harmoniji umjetnost i tehnologiju,
532nm precision are used with the speed of
oživjeti blistavi kristal i istovremeno stvoriti
at least 120.000 dots per minute. Hi quality
jedinstveni dar, te je moguće zauvijek zabilježiti
preparation of 3D model and its texture, existing
važan trenutak vremena u kristalu. Za tu namjenu
2D image or new scanning is required for creating
danas se koriste laseri koji rade na 532nm s
and obtaining the very best quality of the final
brzinom graviranja od najmanje 120.000 točkica
product. 3D printing and laser engraving process
po minuti. Za dobivanje konačnog proizvoda
doesn’t share identical preparation techniques.
važna je priprema modela ili tehnikom 3d
The process of engraving inside a crystal is based
modeliranja, obradom slika, teksturiranjem
on burning dots with a diameter from 0.02 to
ili skeniranjem. Nije identična priprema za 3d
0.08 mm at a temperature of about 20.000°C. It
ispis ili neku drugu namjenu kao i za lasersko
is highly possible to get cracks or even break the
graviranje. Tehnikom graviranja unutar kristala
crystal because of overlapping surfaces or lines
spaljuju se točkice promjera 0,02 do 0,08 mm
in the preparation process. Various algorithms for
na temperaturi od oko 20.000oC i lako se može
both horizontally and vertically engraving were
dogoditi pucanje kristala zbog preklapanja
used because, the engraved point has a different
ploha ili linija. Koriste se različiti algoritmi
shape depending on the physical position within
za horizontalno i vertikalno graviranje jer se
the crystal. Great possibilities are available while
točke graviranja razlikuju po obliku ovisno o
working with the models that carries out a variety
prostornom smještaju unutar kristala. Posebno
of hidden information, which are obtained by
velike mogućnosti mogu biti kod rada s modelima
different spatial position of its own elements
koji unutar kristala nose niz skrivenih informacija
or even with the support of different models.
koje se dobivaju različitim prostornim položajem
This paper will show precisely these kinds of
elemenata istog modela ili različitih modela. U
techniques that have emerged as a result of years
ovom radu će se pokazati upravo takve tehnike
of research and provides us with the exact results.
koje su nastale kao rezultat višegodišnjeg
Key words: 3D modeling, Laser engraving, Final
istraživanja i koje daju egzaktne rezultate.
animation, Hidden information inside a crystal
Ključne riječi: 3d modeliranje, lasersko
graviranje, skrivene informacije u kristalu
1. Uvod
Abstract
1. Introduction
Laser engraving inside a crystal (Sub-Surface
Laseri se danas nalaze u širokome spektru
Laser Engraving) proves that it is possible to
proizvoda koji se koriste iz dana u dan. Za razliku
combine the harmony of art and technology, to
od običnih svjetiljki kod kojih se emitirana
revive the glittering crystal and simultaneously
svjetlost raspršuje, laser je građen tako da je snop
create a unique gift, as well as capture the
80
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 3, No. 1, 2015.
koji se propušta vrlo uzak. Upravo stoga je ta
ili 611,8 nm (žuto) ili 635,2 nm (crveno), 640,1
zraka svjetlosti izrazito koncentrirana i jaka te se
nm (crveno), 730,5 nm (crveno), 3,39 μm
laseri koriste tamo gdje je potrebno "osvijetliti"
(infracrveno). He-Ne laseri su relativno jeftini,
izrazito male površine. Na temelju navedenoga
daju izvanredno monokromatičnu liniju, a koriste
mogu se izdvojiti osnovna svojstva koja razlikuju
se za precizno mjerenje udaljenosti i položaja [4],
lasersku svjetlost od normalne svjetlosti [1], [9]:
[8], [9].
Laserska svjetlost je monokromatska - sadrži
2. Lasersko graviranje unutar kristala
samo jednu specifičnu valnu duljinu (jednu
(Sub-Surface Laser Engraving)
boju)
Laserska svjetlost je koherentna - gibanje svih
2. Laser Engraving Inside the Crystal (Sub-
fotona je usklađeno (organizirano)
Surface Laser Engraving)
Laserska svjetlost je direktna - laserska zraka je
jako uska, jaka i koncentrirana
Osim niza drugih područja primjene
laserska zraka se koristi za dubinsko graviranje
Postoji puno različitih tipova lasera. Tako
transparentnih kristala, površinsko graviranje
se laseri dijele s obzirom na vrstu medija, pa
različitih materijala, obilježavanje, rezanje i sl.
mogu biti s krutim medijima (rubinski laseri), s
Lasersko dubinsko graviranje 2D/3D modela
plinovitim medijima (helij, helij-neon, ugljični
koristi laserske zrake koje stvaraju fenomen
dioksid), excimer laseri (engl. excited dimes -
poznat kao "Multi-fotonska apsorpcija" unutar
fluor, klor pomiješani sa plinovima poput argona,
optički savršenog transparentnog kristala
kriptona ili ksenona), obojeni laser (koriste
stvarajući električno polje već od 10 milijuna
organske boje), te diodni laseri (koriste se u CD
volti po centimetru. Kad je laserska zraka
playerima i laserskim pisačima). Mediji za lasere
fokusirana unutar kristala, ta energija stvara
mogu se birati s obzirom na željenu valnu duljinu
slobodne elektrone. Ti slobodni elektroni, ubrzani
emitirane svjetlosti, zahtjevima snage i trajnošću
električnim poljem sudaraju se s atomima i
pulsa, te je stoga spektar lasera je vrlo širok, pa se
ionima u fokusiranom području. Kako proces
pojavljuju laseri više i manje opasni. Ako se gleda
traje izaziva se lančana reakcija koja proizvodi
stupanj opasnosti, odnosno potencijalna biološka
1018 (trilijun) slobodnih elektrona po kubičnom
šteta, laseri se dijele u četiri skupine (Klasa I,
centimetru u otprilike 10-12 (bilijuntom) dijelu
Klasa Ia, Klasa II, Klasa IIIa, Klasa IIIb, Klasa
sekundi. [2] Nakon toga laser stvara kratki
IV) [8], [9].
impuls koji traje nekoliko milijardita sekunde i
Za potrebe ovog rada razmatrat će se plinski
proizvodi mikro pukotinu unutar kristala. I tako se
laseri. Plinski laseri imaju laserski medij u
ponavlja nekoliko stotina tisuća puta na različitim
plinovitom stanju, a sastoje od cijevi ispunjene
lokacijama stvarajući mikro pukotine, odnosno
plinom ili smjesom plinova pod određenim
stvarajući “oblak točkica” i 2D/3D sliku unutar
tlakom. Najčešće korišteni plinski laseri su helij-
kristala. [2], [7], [8]
neonski laser, argonski laser i CO2 laser. Helij-
Te točkice su jednakih veličina i ovisno o
neonski se sastoji od cijevi ispunjene helijem i
njihovoj