Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
SADRŽAJ
1.
UTICAJ KAPACITIVNOSTI NA SMANJENJE PRELAZNE IMPEDANSE UZEMLJIVAČA U
TRANZIJENTNIM REŽIMIMA ................................................................................................................9
Dojčilo Sretenović, Milan Dobričić
2.
SINTEZA SUPER PARAMAGNETNIH NANOPRAHOVA MAGNETITA ......................................13
Slavko Vardić
3.
ANALIZA RADA UREĐAJA ZA DIELEKTRIČNO
GREJANJE “KONDENZATORSKOG“ TIPA ........................................................................................21
Dragan Brajović, Veljko Brajović
4.
DVOSTRANI USMERAČ ZA MALE SIGNALE SA OPERACIONIM PRENOSNIKOM
I STRUJNIM OGLEDALIMA JEDINIČNOG POJAČANJA.................................................................33
Slobodan Đukić, Milan Vesković
5.
KORELACIJA PROCESA STRUKTURNE RELAKSACIJE I PROMENE ELEKTRIČNIH
I MAGNETNIH SVOJSTAVA AMORFNE LEGURE Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 .........................................43
A. Kalezić-Glišović, Z. Ristanović, M. Dobričić, A. Maričić
6.
PRIMENA MODIFIKOVANOG METODA FIKTIVNIH IZVORA ZA ODREĐIVANJE
ELEKTROMAGNETNIH VELIČINA DVOŽIČNIH VODOVA ..........................................................53
Milan Dobričić
7.
PRIMENA STATISTIČKE KONTROLE KVALITETA ........................................................................63
Petar Nikšić
8.
ANALIZA STRUKTURNIH PROMENA KOD ZAVARIVANJA
TRENJEM RAZNORODNIH ČELIKA...................................................................................................71
Radovan Ćirić
9.
METODOLOGIJA IZRADE DELOVA NA MAŠINI WATER JET .....................................................79
Petar Nikšić, Anđelija Mitrović
10.
TEHNOLOGIJE UPOTREBE SOLARNE ENERGIJE...........................................................................85
Snežana Dragićević
11.
FUNKCIONALNO MODELOVANJE PROCESA PRODAJE UGLJA KAO PODRŠKA
PROJEKTOVANJU INFORMACIONOG PODSISTEMA ....................................................................91
Nataša Gojgić
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
7
8
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
12.
RAZVOJ INTERNET APLIKACIJE SA GOVORNIM INTERFEJSOM .............................................97
Vlade Urošević
13.
TRANSFER I KONVERZIJA PODATAKA IZMEĐU C I MATLAB-A ............................................107
Biljana Savić, Vlade Urošević
14.
DETERMINANTE DINAMIČKOG UPRAVLJANJA
POSLOVNO-PROIZVODNIM SISTEMIMA .......................................................................................115
R.Đukić, D.Milanović, M.Klarin, J.Jovanović
15.
MODELI STRUKTURE SLOŽENOG PROIZVODA ..........................................................................123
Jelena Jovanović
16.
UTICAJ VREMENSKOG HORIZONTA NA
ISTRAŽIVANJE PROIZVODNIH TRENDOVA .................................................................................133
R.Đukić, M.Žižović, J.Jovanović
17.
VIŠESLOJNI MATERIJALI ZA TETRA BRIK AMBALAŽU ...........................................................143
Vojislav Radonjić
18.
DIMENZIONALNE DEVIJACIJE PAPIRA
USLED MIKROKLIMATSKIH PROMENA ........................................................................................149
Aleksandar Damnjanović, Miloš Radovanović
19.
INDEKS AUTORA.................................................................................................................................157
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
9
UTICAJ KAPACITIVNOSTI NA SMANJENJE PRELAZNE
IMPEDANSE UZEMLJIVAČA U TRANZIJENTNIM
REŽIMIMA
Dojčilo Sretenović1, Milan Dobričić1
REZIME
U radu je dat uticaj kapacitivnosti na smanjenje prelazne otpornosti dugih
horizontalnih uzemljivača u zemljištima sa velikom specifičnom otpornošću tla u
impulsnim (tranzijentnim) režimima.
Ključne reči: Uzemljivač, impulsna otpornost, prelazna otpornost, induktivnost,
kapacitivnost, iskrenje, prelazna impedansa, specifična otpornost tla, nelinearnost.
THE IMPACT OF THE CAPACITIVITY ON THE REDUCTION OF
TRANSITIVE IMPEDANCE OF THE EARTH ROD IN TRANSIENT
REGIMES
ABSTRACT
In this paper is given the impact of the capacitivity on the reduction of transitive
resistance in the long horisontal ground electrodes in the soils with high specific earth
resistance in the impulse /transient/ regimes.
Key words: Ground electrode, impulse resistance, transient resistance, inductivity,
capacitance, sparking, transient impedance, ground specific resistance, nonlinearity.
1. UVOD
Prilikom pojave impulsnih struja velikog intenziteta na uzemljivaču, u
slučaju prenapona ili atmosferskog pražnjenja, karakteristike uzemljivača u
tranzijentnom periodu su bitno drugačije od onih u stacionarnom stanju pri struji
industrijske frekvencije.
Od intenziteta impulsne struje, dimenzija i oblika uzemljivača kao i od
specifične otpornosti tla, zavisi kakav će biti odziv uzemljivača u tranzijentnom
periodu. Upoređujući prelaznu otpornost uzemljivača u stacionarnom stanju i u
prelaznom režimu, može se desiti da otpornost u prelaznom režimu bude nekoliko
puta manja ili veća nego u stacionarnom stanju. Tako je moguće da isti uzemljivač
zadovoljava u stacionarnom stanju, a ne zadovoljava u tranzijentnom režimu ili
obrnuto.
Odnos vrednosti ulazne impedanse uzemljivača u tranzijentnom periodu
prema istoj u stacionarnom stanju može biti od ispod 0,1 do preko 30 u zavisnosti
od raznih okolnosti.
1
Visoka škola tehničkh strukovnih studija, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
10
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
2. UTICAJ ISKRENJA, INDUKTIVNOSTI I KAPACITIVNOSTI NA
PRELAZNU IMPEDANSU
Kod vertikalnih uzemljivača (sondi) koje se često u praksi upotrebljavaju a
imaju dužine reda (2-5)m ovaj odnos je uglavnom manji od jedinice. Naime, pri
pojavi atmosferskog prenaponskog talasa određenog intenziteta i polariteta kao i
uobičajenog vremena trajanja čela talasa, na ovim uzemljivačima se skoro redovno
javlja iskrenje (varničenje) bez obzira na specifičnu otpornost tla. Iskrenje fiktivno
povećava dimenzije uzemljivača pa samim tim i smanjuje prelaznu otpornost
odnosno impedansu.
Kod horizontalnih uzemljivača (trake ili užad u rovu) ovaj odnos je
promenljiv. U dobro provodnom tlu (specifične otpornosti manje od 500Ωm ) od
dužine uzemljivača kao i od intenziteta ulaznog talasa i strmine njegovog čela
zavisi da li će se pojaviti iskrenje ili ne. Kod kratkih uzemljivača iskrenje se
uglavnom javlja bez obzira na jačinu i oblik ulaznog talasa pa tako smanjuje
prelaznu impedansu. Za određene dužine uzemljivača [1] prelazna impedansa je
ista (ili približna) kao i u stacionarnom stanju, a za veće dužine uzemljivača (pri
istom intenzitetu talasa) dolazi do izražaja induktivnost tako da se povećava
prelazna otpornost (impedansa) u odnosu na isti u stacionarnom stanju.
U slabo provodljivom tlu specifične otpornosti reda 3000Ωm i više dolazi
do izražaja kapacitivnost koja smanjuje prelaznu impedansu uzemljivača. U
pojedinim slučajevima kapacitivnost može više uticati na smanjenje ove impedanse
nego iskrenje.
3. PRIMER PRORAČUNA PRELAZNE IMPEDANSE UZEMLJIVAČA SA UTICAJEM KAPACITIVNOSTI
Ako se čelo atmosferskog talasa aproksimira vremenskom funkcijom
i = at
(1)
gde a predstavlja strminu čela strujnog talasa, impulsna impedansa se izračunava
prema [1] kao
⎛
⎜
⎡ 1− e
2δτ
9
−δt ⎜
+
−
1
e
1−
Z i = Ri ⎢1 −
(
)
2l
⎜
2δt
3t / τ
⎣
⎜ 4 log 2h r
f f
⎝
gde je stacionarna otpornost sa uticajem iskrenja Ri jednaka
−2 δt
Ri =
ρ
l
log
,
πl
2 hf rf
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
⎞⎤
⎟⎥
⎟⎥ ,
⎟⎥
⎟⎥
⎠⎦
(2)
(3)
11
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
a fiktivni radijus zone iskrenja
rf ≈
atρ
2 π l Ekr
⎡ 1 − e −2 δt 2 δ τ
⎤
+
1 − e −δt ) ⎥ .
(
⎢1 −
2δt
3t / τ
⎣
⎦
(4)
Ovde je označeno sa:
δ − koeficijent prigušenja;
τ − vreme za koje talas pređe dužinu l ;
hf − fiktivna dubina centra zone iskrenja;
ρ − specifična otpornost tla;
E kr − kritična jačina polja pri kojoj dolazi do iskrenja;
l − dužina uzemljivača; i
rf − fiktivni radijus zone iskrenja.
U cilju ilustracije posmatraće se dva karakteristična primera od kojih se
drugi često sreće u praksi.
Primer 1. Posmatra se horizontalni uzemljivač dužine l = 50 m , radijusa
r0 = 1,5 mm na dubini h = 0,6 m pri struji 300 A i pri specifičnoj otpornosti tla
ρ = 5000Ω m . Stacionarna otpornost data je prema [2] izrazom
R0 =
ρ
l2
log
2 πl
2 h r0
(5)
i za date podatke iznosi R0 = 225Ω. Podužna induktivnost uzemljivača prema [2]
računa se kao
⎞
⎛
l
L = 0,2 ⎜⎜ log − 0,31⎟⎟
r0
⎠
⎝
(6)
I za date podatke iznosi L = 2 μH m . Prema [2] relativna permitivnost tla iznosi
ε r = 7 , a koeficijent prigušenja dat je izrazom
δ=
1
2 εr ε0 ρ
i za date podatke iznosi δ = 1, 61 ⋅106 s −1 .
(7)
Pošto je prema [1] : τ = l L C , δ = g 2 C , R0 = 1 g l gde su L , C i g
podužna induktivnost, kapacitivnost i provodnost tla, pa ako se uzme da je
t = 0,5μ s , E kr = 10 kV cm , za fiktivni radijus iskrenja dobija se prema (4)
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
12
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
rf = 3,17 mm . Prema (2) za impulsnu otpornost uzemljivača dobija se
Z i = 135Ω.
Na osnovu dobijenih rezultata vidi se da se stacionarna otpornost
R0 = 225Ω usled iskrenja neznatno smanjila prema (3) na vrednost Ri = 213Ω
ali se zato znatno smanjio zbog uticaja kapacitivnosti uzemljivača na vrednost
Z i = 135Ω .
Primer 2. Posmatra se horizontalni užast uzemljivač poluprečnika
r0 = 4 mm , dužine l = 50 m , na dubini h = 0,6 m pri struji 3 kA i pri specifičnoj
otpornosti tla ρ = 5000Ω m . Stacionarna otpornost prema (5) iznosi
R0 = 209,5Ω , a podužna induktivnost prema (6) iznosi L = 1,82 μH m .
Fiktivni radijus iskrenja za ε r = 7 , t = 0,5μ s , i E kr = 10 kV cm prema relaciji
(4) iznosi r = 31,5 mm. Otpornost pri iskrenju prema (3) iznosi Ri = 176,65 Ω
f
dok se za impulsnu
otpornost na osnovu (2) dobija Z i = 120,5Ω.
4. ZAKLJUČAK
Na osnovu izloženih primera vidi se da kapacitivnost jako utiče na
smanjenje otpornosti uzemljivača pri iskrenju, a naročito na smanjenje impulsne
otpornosti dugih uzemljivača u slabo provodnim sredinama u kojima dominiraju
struje dielektričnog pomeraja. Inače, rezultati proračuna koji uzimaju u obzir
iskrenje prilično dobro se slažu sa eksperimentalnim podacima dok u pojedinim
slučajevima mogu prilično da odstupaju zbog nelinearnosti zemljišta. Naime, može
se desiti da se u nekim zemljištima očekivano iskrenje ne pojavi zbog smanjenja
specifične otpornosti tla pri povećanju gustine struje. Takođe može se desiti da se
iskrenje neočekivano pojavi na nekim delovima uzemljivača u nehomogenom tlu
što može bitno da utiče na proračun i dimenzionisanje uzemljivača.
5.
[1]
LITERATURA
V.Z.
Annenkov:
[2]
#lektričestvo No 11,1974.
E.đ.R\bkova: "Issledovanie
[3]
[4]
[5]
"Rasč$t
impulqsnogo soprotivleni\
prot\`$nnxh zazemlitelej v ploho provod\]ih gruntah"
impulqsnxh harakteristik
zazemlitelej po opitnxm dannxm" #lektričestvo No 11,
1983.
E.đ.R\bkova: "Zazemleni\ v ustanovkah vxsokogo napr\`eni\" - Moskva, #nergi\ 1978.
R. Velaskez, D. Mukhedkar: "Analitical modelling of grounding electrodes transient behavior" IEEE Trans on PAS Vol.
103 No 6, June 1984.
PhD Dojčilo D. Sretenović, PhD Jeroslav M. Živanić: “Impulse
impedance of a long linear ground in nonlinear soil” 11th
International Research/Expert Conference “Trends in the
Development of Machinery and Associated Technology” TMT 2007,
Hammamet, Tunisia, 05-09 September, 2007.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
13
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
SINTEZA SUPER PARAMAGNETNIH NANOPRAHOVA
MAGNETITA
Slavko Vardić1
REZIME
Sadržaj magnetne nanočestice dobijene procesima nanotehnologija, ne samo da
mogu imati usku raspodelu veličina čestica i superparamagnetne osobine, već se
inženjeringom površine čestica obezbeđuje da one mogu biti i nosioci posebnih medicinski
aktivnih supstanci (lekova) koje se aktiviraju transportom na određenu lokaciju u
organizmu. Ovde je elektrohemijskom metodom sintetizovan prah sa monodisperznim,
približno sfernim česticama neaglomerisanog oksida gvožđa, koji pokazuju
superparamagnetne osobine, a koje su, kao takve, kandidati za primenu u kliničkoj praksi,
kao disperzna faza u reagensima za formiranje MR slike pojedinih organa, u terapiji
kancera i dr.
Ključne reči: Superparamagnetizam, nanoprahovi magnetnih oksida gvožđa,
subdomenske čestice.
SINTHESIS OF SUPERPARAMAGNETIC MAGNETITE NANOP
ABSTRACT
Magnetic nanoparticles obtained via nanoparticle technologies can have narrow
distribution of particle size and superparamagnetic properties. Surface engineering of the
particles allow that they can be used as a carrier for the special medically active substances
(drugs), which can be activated after their transport to the definite place in the living body.
Monodisperse iron oxide powder synthesised by using electrochemical method, with
roughly spherical shape is presented in this paper. The obtained powder shows
superparamagnetic properties, because it can be favourable for the practical use as a
disperse phase in the dispersions for the MR imaging, in the cancer therapy etc.
Key words: Superparamagnetism, Magnetic Iron Oxide nanopowders, Subdomain
Particles.
1. UVOD
Magnetne osobine oksida gvožđa se koriste niz godina, a u poslednje
vreme u biomedicini, tehnikama snimanja (MR i NMR tehnika, tumorni markeri)
ili lečenja (porozne čestice prenosioci lekova na određene lokalitete u organizmu),
podrazumevaju korišćenje biokompatibilnih magnetnih nanoprahova određene
veličine i morfologije čestica [1]. U biogene nanomagnetne materijale spadaju, pre
svega magnetit, (Fe3O4) i maghemit (γ-Fe2O3). Magnetit je najčešće korišćeni
biokompatibilni magnetni materijal [2]. Nalazi se u mnogim organizmima, od
1
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
14
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
bakterija do ljudi. Magnetna orijentacija u živom organizmu je kompleksna pojava
kao i odgovarajući biološki mehanizam za usmeravanje prema Zemljinom
geomagnetnom polju. U abdomenu nekih insekata su otkrivene feromagnetne
nanočestice srednjeg prečnika 30 do 35nm, pa se, u vezi sa tim, fenomen
magnetorecepcije danas proučava na nekim vrstama migrirajućih insekata[3].
Kod primene u biomedicini, proces poznat kao snimanje na bazi fenomena
nuklearne magnetne resonance (NMR ili MRI –Magnetic Resonance Imaging),
snimak poprečnog preseka tkiva se pravi na bazi precizno kalibrisanog gradijenta
magnetnog polja kroz tkivo, tako da su odgovarajuće vrednosti magnetnog polja
precizno povezane sa datom lokacijom u tkivu. S obzirom na to da je protonska
signalna frekvencija proporcionalna jačini polja, to se i ona može posredno
povezati sa odgovarajućom lokacijom u tkivu. Na taj način se formira “mapa” tkiva
u smislu prisustva protona u njemu. Pošto gustina protona varira sa tipom tkiva,
postiže se izvestan contrast u obliku ”slike” organa i drugih varijacija odstupanja
od standardne “strukture” tkiva. Većina protona je koncentrisana u organima sa
visokim sadžajem vode, a to su, pre svega, meka tkiva kao što su mozak, oči i drugi
unutrašnji organi. Takva tkiva se na NMR snimcima pojavljuju kao relativno svetla
u odnosu na kosti (gde ima relativno malo vode, tj. protona). Jačina kontrasta se
povećava sa unošenjem biokompatibilnih nanomagnetnih fluida [4].
Za definisanje optimalnih uslova dobijanja biogenih superparamagnetnih
materijala korišćene su hemijske, biohemijske, elektrohemijske i druge metode
sinteze, kao i Faradejeva modifikovana metoda, zatim metode za određivanja
promena električne otpornosti pri zagrevanju, i druge, u cilju proučavanja
njihovog termičkog, pre svega termomagnetnog ponašanja. Sa biomagnetnim
praškastim materijalima kao disperznom fazom (najčešće voda, a može biti alkohol
ili neki ugljovodonici), formiraju se tzv. ferofluidi. Postoji više definicija
ferofluida, ali se sve svode na to da su ferofluidi stabilan kolodid sastavljen od
magnetnih čestica (finog praha) prosečnih dimenzija od 10 do 50 nm (nanometara)
i tečnog nosača. Pri tome su čestice disperzne faze prevučene površinski aktivnom
supstancom (disperznim sredstvom) koja sprečava gomilanje čestica kada gradijent
magnetnog polja koji deluje na ferofluid postane veliki, pa Brown-ovo kretanje
zadržava čestice u dispergovanom obliku tako da se ferofluid ponaša kao
jednofazna tečnost. Tipičan ferofluid može da sadrži 5% magnetne faze, 10%
disperznog sredstva i 85% rastvarača .
Kada prestane dejstvo magnetnog polja na čestice, magnetni momenat svih
čestica ponaosob je proizvoljno raspoređen i tečnost ne sledi oblik diktiran
magnetnim poljem. Kada magnetno polje počne da deluje na ferofluid tada se
odmah javljaju magnetni momenti i orijentisani su duž linija magnetnog polja.
Magnetizacija ferofluida zahteva brzu promenu usled dejstva magnetnog polja, a
pri prestanku delovanja polja magnetni momenti čestica nestaju nepravilno i brzo.
U gradijentnom polju fluid se ponaša kao homogena magnetna tečnost. To znači da
uticaj sila na ferofluide može biti podešen promenom karakteristike magnećenja
fluida i spoljašnjeg magnetnog polja.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
15
Sinteza skoro monodisperznih, približno sfernih čestica neaglomerisanog
oksida gvožđa, magnetita i/ili maghemita srednjeg prečnika ispod 50nm se može
obaviti i sol-gel procesom, korišćenjem standardnih hemikalija u reverznim
micelama i kristalizacijom čestica gela uz refluks [5]. Ovakve čestice pokazuju
superparamagnetne osobine i kao takve, kandidati su za primenu u kliničkoj praksi,
kao disperzna faza u reagensima formiranja MR slike pojedinih organa, u terapiji
kancera i dr. Magnetne nanočestice dobijene procesima nanotehnologija ne samo
da mogu imati usku raspodelu veličina čestica i superparamagnetne osobine, već se
inženjeringom površine čestica obezbeđuje da one mogu biti i nosioci posebnih
medicinski aktivnih supstanci (lekova), koje se aktriviraju transportom na određenu
lokaciju u organizmu [6].
Slika 1: NMR snimak ljudskog mozga
U ovom radu, za sintezu superparamagnetnih prahova korišćena je
elektrohemijska metoda, a analiza faznog sastava, i morfologije čestica je
obavljena metodama rendgenske difrakcione analize, SEM i TEM tehnikama.
Takođe su obavljena magnetna merenja osobina dobijenih prahova.
2. EKSPERIMENT
Eksperiment je obavljen dobijanjem praha oksida gvožđa poznatom
elektrohemijskom metodom na sobnoj temperaturi pri kontrolisanim uslovima
gustine struje i pH≈5,5 u matičnom rastvoru, koji sadrži NaCl radi povišenja
provodnosti, korišćenjem elektroda od niskougljeničnog čelika. Iz rastvora je
uklonjen rastvoreni kiseonik vakumiranjem u cilju odstranjivanja tragova
rastvorenog kiseonika pri vakumu od 150 Pa uz naknadno uvođenje (barbotiranje)
azota u matični rastvor. Dobijeni prah je, u cilju stabilizacije i sprečavanja
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
16
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
aglomeracije dobijenih čestica, ispiran odgovarajućim polarnim rastvaračem niske
tačke ključanja, sušen na sobnoj temperaturi i presovan u obliku diska prečnika
6mm i debljine oko 2mm, pri čemu je prosečna polazna masa uzoraka polaznih
prahova bila oko 150mg. Dvostrano jednoosno presovanje je obavljeno u čeličnom
alatu uz pritisak presovanja od 200MPa. Dobijeni uzorak je ispitivan sa stanovišta
promene magnetnih osobina (magnetne susceptibilnosti) korišćenjem
modifikovane Faradeyeve metode, (zasnovane na principu dejstva nehomogenog
magnetnog polja na magnetni materijal), pri jačini magnetnog polja od 5440 A/m,
u temperaturskom opsegu od 293K do 873K u neizotermskim uslovima, pri brzini
zagrevanja od oko 20K/min. Kristalohemijska identifikacija i morfološke
karakteristike dobijenog praha su ispitane metodama rendgenostrukturne analize i
SEM tehnikom.
3. REZULTATI I DISKUSIJA
Elektrohemijski metod sinteze magnetnih oksida gvožđa zahteva
prethodnu proveru uslova sinteze sa stanovišta eventualne pasivizacije anode. Sa
slike 2 se vidi da u anodnom smeru sa povećanjem potencijala elektrode raste
gustina struje i, u datom opsegu korišćenih gustina struje, ne dolazi do njene
pasivacije.
0,010
anodna polarizaciona
kriva
0,008
j / A cm
-2
o
0,006
25 C
0.5% NaCl
0,004
0,002
0,000
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
E / V (SCE)
Slika 2: Anodna polarizaciona kriva
Na osnovu rezultata rendgenske analize, u sintetizovanom uzorku je
identifikovana relativno slabo iskristalisana faza magnetita.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
17
Slika 3: Difraktogram sintetizovanog uzorka magnetita
Analizom SEM mikrografija nije se mogla uočiti stvarna struktura čestica
zbog stvaranja tzv. mekih aglomerata reda veličine oko 20μm ali se, na osnovu
magnetnog ponašanja materijala, može indirektno zaključiti da su osnovne,
jednodomenske čestice u okviru pomenutih metastabilnih aglomerata reda veličine
oko 50nm.
Analiza promene magnetnog statusa materijala korišćenjem modifikovane
Faraday-eve metode je pokazala da intenzitet magnećenja raste sa porastom
temperature sve do oko 555 K, a potom opada. To se može pripisati porastu
veličine osnovnih jednodomenskih čestica sa zagrevanjem pri čemu materijal
menja magnetni status. Naime, sa rastom čestica, materijal prolazi kroz faze
superparamagnetizma, potom se stvaraju prahovi monodomenskog karaktera,
potom bidomenskog i konačno višedomenske magnetne strukture, što je u skladu
sa prethodnim istraživanjima za ovu vrstu materijala [6].
Kao što je poznato, superparamagnetni materijali, kao i paramagnetici i
feromagnetici, takođe poseduju nekompenzovane spinove i mogu da budu fero-,
feri i antiferomagnetici. Različitost superparamagnetnih materijala u odnosu na
ostale je u tome što se, mada poseduju spregnute spinove, pod dejstvom termičke
energije pojavljuju oscilacije između energetskih minimuma. Zbog toga se ovi
materijali ponašaju kao paramagnetici, tj. posle uklanjanja polja ne zadržavaju
(zaostalu) magnećenost. Fenomen superparamagnetizma je primećen kod vrlo
finih, nano-čestica, koje se ponašaju prema Neel-Arhenius-ovoj jednačini [7]:
τ = f o exp(νM s H o 2kT )
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
(1)
18
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
gde je:
τ - vreme relaksacije
fo-frekvencija vibracije rešetke
ν-zapremina zrna
Ms-spontana magnetizacija
Hc-koercitivno polje
k-Bolcmanova konstanta
T-temperatura.
Kao što se vidi iz jednačine (1), vreme održavanja magnetizacije u materijalu u
pravcu polja, a po prestanku dejstva spoljašnjeg polja, eksponencijalno zavisi
od temperature i zapremine datog materijala. Superparamagnetizam se
normalno ne pojavljuje kod većih čestica pošto je temperatura, potrebna za
značajnije skraćenje vremena relaksacije viša od Curie/Neel temperature
(temperatura pri kojoj se raskida sprezanje). Na slici 4 je prikazana zavisnost
magnetnog momenta od jačine primenjenog magnetnog polja za elektrohemijski
sintetizovane okside gvožđa.
Slika 4: Magnetni moment u funkciji primenjenog magnetnog polja
Teorijske vrednosti magnetizacije zasićenja masivnih uzoraka magnetita i
maghemita na sobnoj temperaturi
MS ≈ 90-92 Am2/kg i 70-75 Am2/kg, respektivno [9]. Izmerene vrednosti:
1. MS ≈ 72Am2/kg, (T = 293 K, I = 200 mA/dm2)
2. MS ≈ 68Am2/kg, (T = 333 K, I = 500 mA/dm2)
3. MS ≈ 45Am2/kg, (T = 333 K, I = 1000 mA/dm2)
4. MS ≈ 75Am2/kg, (T = 361 K, I = 200 mA/dm2),
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
19
potvrđuju činjenicu da magnetizacija nano-čestica (prema rezultatima prethodnih
istrživanja), svih ferita, opada sa opadanjem veličine čestica [10]. Naime, za
sintetizovani prah MS ≈ 72 Am2/kg, što je, znatno, ispod magnetizacije zasićenja
masivnih uzoraka, (MS ≈ 90-92 Am2/kg).
4. ZAKLJUČAK
Kontrolom uslova sinteze, hemijskim ili elektrohemijskim putem, može se
ostvariti željena veličina čestica, tj. mogu se dobiti nanomagnetni prahovi oksida
gvožđa za različite primene u biomedicini, ali je elektrohemijski metod u prednosti,
jer se mogu sintetizovati prahovi sa određenom dimenzijom čestica, jednostavnom
kontrolom gustine struje i pH matičnog rastvora u elektrohemijskoj ćeliji.
5.
LITERATURA
O. Kahn, Molecular Magnetism; Weinheim: VCH Publishers, 1993.
R. M. Cornell and U. Schwertmann: The Iron Oxide,
Weinheim:VCH, 1996.
[3] J. E. T.Channell and C. McCabe, “Comparison of magnetic
hysteresis parameters of unremagnetized and remagnetized
limestones”, J. Geophys. Res.,vol. 99, 1994, pp.4613-4624.
[4] B. N. Figgis, J. Lewis, "Magnetochemistry," in Technique of
Inorganic Chemistry; H. B. Jonassen; A.Weissberger, Eds., New
York: Interscience, 1965; vol. IV, pp.212-219.
[5] Powder Diffraction File 39-1346 for maghemite JCPDSInternational Center for Diffraction Data, 1995.
[6] J. P. Hodych, ”Magnetostrictive control of coercive force in
multidomain magnetite”, Nature, vol. 298 1982, pp. 542-544.
[7] S.Levi and R. T. Merrill, ”Properties of single-domain, pseudosingle-domain, and multidomain magnetite”, J. Geophys. Res.,
vol.83, 1978, p.309
[8] G.Berti : Microstructure of Magnetite from XRPD Data in Relation
to Magnetism. Material Science Forum, Vol.229-231, 1995, pp.431436.
[9] Lj. Vulićević, N. Ivanović, A. Maričić, A. Vučković, N. Popović, S.
Vardić, Structural, Magnetic, and Electrical Characteristics of
metastable Iron Oxide Nanosized Powders, Materials Science Forum
Vol. 518 (2006) pp.113-118., Trans Tech Publications, Switzerland.
[10] Lj. Vulićević, N. Ivanović, A. Maričić, N. Popović, M. Mitrić, D.
Babić, M. Srećković, Ž. Tomić, S. Vardić, Reduction of Nanometric
Magnetite Powder, Materials Science Forum Vol.555 (2007) pp.
273-278, Trans Tech Publications, Switzerland.
[1]
[2]
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
20
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
21
ANALIZA RADA UREĐAJA ZA DIELEKTRIČNO
GREJANJE “KONDENZATORSKOG“ TIPA
Dragan Brajović 1, Veljko Brajović 2
REZIME
U radu je obrađena problematika dielektričnog grejanja kroz analizu rada uređaja
„kondenzatorskog“ tipa. Velika primena ovih uređaja u procesu sušenja, lepljenja i varenja
raznih vrsta materijala daje na značaju ove analize. Problem je posmatran sa aspekta više
realno mogućih slučajeva primene homogenih i heterogenih dielektrika u naizmeničnom
električnom polju, kao i raznih mogućnosti konstrukcija samih uređaja. Poseban doprinos
ovog rada se ogleda u analizi uređaja „kondenzatorskog“ tipa sa kružnim elektrodama i
homogenim dielektrikom valjkastog oblika u kome električno polje nije homogeno.
Ključne reči: Dielektrik, elektromagnetno polje, dielektrično grejanje.
THE ANALYSIS OF THE WORK OF THE DEVICE FOR
DIELECTRIC HEATING, TYPE „CAPACITOR“
ABSTRACT
In this paper has been dealt with the problem of dielectric heating with the analysis
of the work of the „capacitor“ type device. The analysis becomes more important since this
device has a major application in the process of drying, glueing and sticking of different
types of materials. We have analysed the problem from the aspect of many really possible
ways of application of the homogenous and heterogenous dielectric in an alternate field, as
well as different constructive posibilities. The special contribution of this paper is the
analysis of the „capacitor“ type device with circle electrodes and homogenous dielectric of
a tube shape in which the electric field is not homogenous.
Ključne reči: Dielectric, electric field, dielectric heating.
1. UVOD
Tehnologije sušenja, lepljenja i varenja materijala kao što su drvo, hartija
ili plastične mase imaju veliku primenu, a zasnivaju se na upotrebi dielektričnih
elektrotermičkih uređaja. Kod indukcionih elektrotermičkih uređaja koristi se
pretežno magnetna komponenta elektromagnetnih talasa i zagrevaju materijali koji
su relativno dobri provodnici, dok se kod dielektričnih elektrotermičkih uređaja
koristi pretežno električna komponenta elektromagnetnih talasa i zagrevaju
materijali koji su slabi provodnici. Zajednička i dobra osobina obe vrste uređaja je
da toplota pri zagrevanju nastaje direktno u materijalu koji je predmet grejanja.
1
2
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Tehnički fakultet, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
22
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Da bi se električni rad obavljao u samom materijalu koga direktno
grejemo, mora se u njemu uspostaviti brzo promenljivo elektromagnetsko polje. To
se može postići ako je šarža postavljena između elektroda pločastog kondenzatora.
2. ZAGREVANJE DIELEKTRIKA U UREĐAJIMA
„KONDENZATORSKOG“ TIPA
2.1. Homogeni dielektrici u naizmeničnom električnom polju
Uređaj „kondenzatorskog“ tipa je u osnovi pločasti kondenzator čiji
dielektrik čini materijal koga treba zagrevati (Sl. 1.). Pretpostavlja se da su
elektrode veoma široke, pri relativno maloj udaljenosti d, tako da možemo
zanemariti uticaj deformacije električnog polja na krajevima elektroda i smatrati
električno polje homogenim.
+Q
d
s
s
-Q
Q – naelektrisanje elektroda
kondenzatora
s – površina elektroda
d – međusobno konstantno rastojanje
Slika 1. Kondenzator sa pločastim elektrodama
Kada između elektroda kondenzatora koje su priključene na napon U
unesemo neki dielektrik dolazi do njegove polarizacije. Polarizovani parovi
nazivaju se dipoli.
Kapacitivnost ovakvog kondenzatora sa unetim dielektrikom je:
C =ε⋅
s
s
= εr ⋅ ε0 ⋅
d
d
(1)
ε0 – dielektrična konstanta za vakuum
εr – relativna dielektrična konstanta
Ako je priključeni napon naizmenični, dipoli će se u dielektriku zakretati
za 1800, u odnosu na smer polja, stvarajući u sredini gubitke koji se pretvaraju u
toplotu. Na Sl. 2. data je ekvivalentna šema uređaja „kondenzatorskog“ tipa, a na
Sl. 3. odgovarajući fazorski dijagram.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
23
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
IR
I
+
U
Ic
C
U
I
R
IR
δ
IC
Slika 2.Ekvivalentna šema
Slika 3.Fazorski dijagram
Kod idealnog dielektrika vektori struje i napona uzajamno su pomereni za
π
. Kod nesavršenog dielektrika stvarni ugao vektora napona i struje je
2
π
za ugao δ manji od .
2
I
tgδ = R
(2)
Ic
U
IR = ;
Ic = U ⋅ ω ⋅ C
R
fazni ugao
Reaktivna snaga je:
Q = U ef ⋅ I c = U ef ⋅ ω ⋅ C
2
(3)
Za U ef = E ef ⋅ d dobijamo
Q = E ef ⋅ d 2 ⋅ ω ⋅ ε 0 ⋅ ε r ⋅
2
s
d
Q = E ef ⋅ ω ⋅ ε 0 ⋅ ε r ⋅ s ⋅ d
2
(4)
Aktivna snaga:
P = U ef ⋅ I R = E rf ⋅ ω ⋅ ε 0 ⋅ ε r ⋅ s ⋅ d ⋅ tgδ
Specifična snaga sračunata po jedinici zapremine:
2
Ps =
P
1
2
2
= E ef ⋅ ω ⋅ ε 0 ⋅ ε r ⋅ tgδ = E ef ⋅ γ = E 2m ⋅ γ
V
2
(5)
(6)
2.1.1. Heterogeni dielektrici u naizmeničnom električnom polju
Na Sl. 4. prikazan je pločasti kondenzator sa dva različita dielektrika
između elektroda, u kojima je intenzitet električnog polja jednak.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
24
d
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
ε r 2 , tgδ 2
ε r1 , tgδ1
Slika 4. Pločasti kondenzator sa dva različita dielektrika u kojima je
intenzitet električnog polja jednak
Kako su γ1 , γ 2 , specifične provodnosti datih dielektrika i kako je intenzitet
U
to je specifična snaga sračunata po
d
električnog polja u oba dielektrika isti E =
jedinici zapremine dielektrika:
Ps1 = E ef ⋅ ω ⋅ ε 0 ⋅ ε r1 ⋅ tgδ1
(7)
Ps 2 = E 2 ef ⋅ ω ⋅ ε 0 ⋅ ε r 2 ⋅ tgδ 2
Ps1 ε r1 ⋅ tgδ1
=
Ps 2 ε r1 ⋅ tgδ 2
(8)
Za slučaj rasporeda dielektrika kao na Sl. 5., u kojima intenzitet
električnog polja u dielektricima nije jednak.
d2 d1
εr1,tgδ1
εr1,tgδ2
Slika 5.Pločasti kondenzator sa dva različita dielektrika u kojima
intenzitet električnog polja nije jednak
Za ovaj slučaj su specifične snage:
Ps1 = E1
ef
⋅ γ1 = E1
ef
⋅ γ2 = E2
2
Ps 2 = E 2
2
2
ef
2
⋅ ω ⋅ ε 0 ⋅ ε r1 ⋅ tgδ1
ef
⋅ ω ⋅ ε 0 ⋅ ε r 2 ⋅ tgδ 2
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
(9)
25
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
2
⎛
⎞
ε
⎜⎜ d 2 + r 2 ⋅ d1 ⎟⎟
ε r1
Ps1 ⎝
⎠ ⋅ ε r1 ⋅ tgδ1
=
2
Ps 2 ⎛
⎞ ε r 2 ⋅ tgδ 2
ε
⎜⎜ d1 + r1 ⋅ d 2 ⎟⎟
εr2
⎝
⎠
(10)
2.2. Homogeni dielektrik valjkastog oblika u naizmeničnom
električnom polju
Za razliku od prethodnog dela gde smo razmatrali pločasti kondenzator sa
homogenim električnim poljem, ovde ćemo analizirati problem kondenzatora sa
kružnim elektrodama i homogenim dielektrikom valjkastog oblika (Sl. 6.) u kome
električno polje nije homogeno.
d
kružna
r
ε
U
E
r2
d
E
ϕ
kružna
I
Slika 6.Uređaj “kondenzatorskog” tipa sa kružnim elektrodama
Na slici 7. prikazan je u cilindričnom koordinatnom sistemu vektor
električnog polja E=f(r, ϕ,z).
z
E E
E
ϕ r i
i
x
E
i
y
E
E
Slika 7. Vektor električnog polja u cilindričnom koordinatnom sistemu
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
26
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
E = E r + Eφ + E z = E r ⋅ i r + E φ ⋅ i + E z ⋅ i z
Razmotrimo slučaj homogenog valjkastog dielektrika sa paralelnim
kružnim elektrodama na bazama valjka, u kome vektor jačine električnog polja ima
pravac ose valjka.
Ovaj problem analiziramo koristeći se sistemom diferencijalnih jednačina
elektromagnetskog polja, Maksvelovim jednačinama.
∂H
rotE = −μ 0μ r
(I)
∂t
∂E
(II)
rotH = γE + ε 0 ε r
∂t
div(ε 0ε r E) = ρ
(III)
div (μ 0μ r H ) = 0
(IV)
Gde je:
E – vektor jačine električnog polja
H – vektor jačine magnetskog polja
γ - provodnost
ρ - prostorna gustina naelektrisanja
Kod analiziranog problema sa homogenim dielektrikom valjkastog oblika i
elektrodama na bazisima valjka (Sl. 6.), biće:
Er = 0;
E φ = 0,
E z = E z ⋅ i z = E ⋅ i z ≠ f (φ )
U cilindričnom koordinatnom sistemu je:
1 ∂ ⎛ ∂E ⎞ 1 ∂ 2 E z
∇ 2E = ⋅ ⎜ r ⋅ z ⎟ + 2 ⋅
r ∂r ⎝ ∂r ⎠ r ∂φ 2
(11)
U našem slučaju:
E = E z ⇒ E = E z = f (r )
1 ∂ ⎛ ∂E ⎞ ∂ 2 E 1 ∂E
⇒ ∇2E = ⋅ ⎜ r ⋅ z ⎟ = 2 + ⋅
r ∂r ⎝ ∂r ⎠ ∂r
r ∂r
Sada je:
∂ 2E
∂E
ρ
∂ 2 E 1 ∂E
− ε 0 ⋅ ε r ⋅ μ 0 ⋅ μ r ⋅ 2 − grad
=0
(12)
− γ ⋅ μ0 ⋅ μr
+ ⋅
∂r
ε
∂r r ∂r
∂t
0 ⋅ εr
S obzirom da je E prostoperiodična funkcija od vremena primenićemo
kompleksni način predstavljanja:
E = E m e jωt
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
(13)
27
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
∂E
= j ⋅ ω ⋅ E m ⋅ e j ωt = j ⋅ ω ⋅ E
∂t
∂ 2E
= − ω 2 ⋅ E m ⋅ e j ωt = − ω 2 ⋅ E
∂t 2
Zamenom izraza uz ρ = 0 dobijamo:
∂ 2 E 1 ∂E
+ ⋅
− j ⋅ ω ⋅ γ ⋅ μ 0 ⋅ μ r ⋅ E + ω2 ⋅ ε 0 ⋅ ε r ⋅ μ 0 ⋅ μ r ⋅ E = 0
2
r ∂r
∂r
2
∂ E 1 ∂E
γμ μ ⎞
⎛
+ ⋅
+ ω 2 ⋅ ⎜ ε 0 ε r μ 0μ r − j 0 r ⎟ ⋅ E = 0
2
r ∂t
ω ⎠
∂r
⎝
Ovo je Beselova diferencijalna jednačina koja ima oblik :
d 2 y 1 dy ⎛ n 2 ⎞
+ ⋅
+ ⎜1 − ⎟ ⋅ y = 0
dx 2 x dx ⎜⎝ x 2 ⎟⎠
Rešenje diferencijalne jednačine je oblika:
E = c1 ⋅ J 0 (Kr ) + c 2 ⋅ N 0 (Kr )
ω
K = ⋅ 1 − jtgδ
υ
gde je
υ=
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
1
- brzina prostiranja elektromagnetnih talasa u dielektriku
ε 0 ε r μ 0μ r
pri čemu su sa J 0 (x ) i N 0 (x ) označene Beselove funkcije prve i druge
vrste za indeks n = 0 , respektivno:
J 0 (x ) = 1 −
x2
x4
x6
x8
+
−
+
− ...
2 2 (2 ⋅ 4)2 (2 ⋅ 4 ⋅ 6)2 (2 ⋅ 4 ⋅ 6 ⋅ 8)2
Slika 8. Beselove funkcije
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
(21)
28
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Beselova funkcija druge vrste indeksa n = 0 , označena je sa N 0 (x ) , a
naziva se još i Nojmanova funkcija:
2 ⎛
x⎞
2 m=∞ (− 1)
⋅ ⎜ γ + ln ⋅ ⎟ ⋅ J 0 (x ) − ⋅ ⋅
π ⎝
2⎠
π m=1 (m!)2
γ - Ojlerova konstanta
∑
N 0 (x ) =
m
m
⎛x⎞
⋅⎜ ⎟ ⋅
⎝2⎠
k =m
∑⋅ k
1
(22)
k =1
⎞
⎛ m 1
⎜ ⋅ − ln m ⎟ = 0,57721566
γ = lim
⋅
m →∞ ⎜
⎟
⎠
⎝ k =1 k
Za r = 0 ⇒ J 0 (0) = 1 i N 0 (0) = −∞
Kako E ne može biti jednako ∞ , mora biti:
c2 = 0
∑
Slika 9. Nojmanova funkcija
J 0 (x ) približno konstantna za
2,4 ⋅ λ
x = (0 − 0,30) . Za x = ±2,4 je J 0 (x ) = 0. Kod r =
cilindar se uopšte neće
2π
zagrevati. U praksi se teži da bude x < 0,3 tj.:
Sa Sl. 8. vidimo da je funkcija
x =0;
J 0 (0 ) = 1 ;
J 0 (0 ) = 1 ;
2
J1 (0 ) = 0 ;
J1 (0) = 0
2
x = 0,3 ; J 0 (0,3) = 0,977 ; J 0 (0,3) = 0,954 J1 (0,3) = 0,148 ; J1 (0,3) = 0,021
Kada zamenimo dobijene vrednosti, uzimajući maksimalnu vrednost za
tgδ = 0,1 , dobijamo:
2
E 0ef =
U ef
d
2
Ps 0 =
U 2 ef
⋅γ
d2
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
29
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
⎞
⎛
0,32
⎜ 0,977 + j ⋅ 0,1 ⋅
⋅ 0,148 ⎟⎟
⎜
4
⎠
⎝
U
U
E 0,3ef = ef (0,977 + j ⋅ j ⋅ 0,00033) ≈ E 0,3ef ≈ ef ⋅ 0,977
d
d
2
2
⎞
U ⎛
0,3
⋅ 0,021⎟⎟ ⋅ γ
Ps 0,3 = ef2 ⎜⎜ 0,954 + 0,1 ⋅
4
d ⎝
⎠
2
2
U
U
Ps 0,3 = ef2 ⋅ (0,954 + 0,0000047 ) ⋅ γ ≈ ef2 ⋅ 0,954 ⋅ γ
d
d
Zaključak je da se u analizi toplotne snage može računati sa isto E koje
važi za teoretski idealan dielektrik. Specifična snaga po jedinici zapremine:
E 0,3ef =
U ef
d
2
Ps =
U ef
2
2
⋅ J 0 (x ) ⋅ γ = E ef ⋅ J 02 (x ) ⋅ γ ⇔ x ≤ 0,3, tgδ ≤ 0,1
d2
Ps 0 = E 02ef ⋅ γ
Ps
2
= J 02 (x ) ⇒ Ps = Ps 0 ⋅ J 0 (x )
Ps 0
Srednja gustina toplotne snage:
Ps sr =
=
πr2
2
(23)
(24)
P
P
= 2
V πr2 ⋅ d
[
]
U ef2
2
2
⋅ J 0 (x 2 ) + J1 (x 2 )
U ef2
2
2
d
=
⋅ γ ⋅ J 0 (x 2 ) + J1 (x 2 )
2
2
d
πr2 ⋅ d
[
]
(25)
Za primer zagrejanog dielektrika oblika cilindra poluprečnika r2 , visine d,
datog faktora gubitaka, date prostorne gustine mase ρ , izmerene specifične toplote
c , za vreme t i priraštaja temperature Δϑ sa frekvencijom f, pri stepenu toplotnog
iskorišćenja η važi jednakost:
2
[
]
U ef
2
2
⋅ γ J 0 (x 2 ) + J1 (x 2 ) ⋅ t =
d
2
= π ⋅ r2 ⋅ d ⋅ ρ ⋅ c ⋅ Δ ϑ
η ⋅ P ⋅ t = η ⋅ π ⋅ r2 ⋅
2
2
[
]
U
2
2
η ⋅ ef2 ⋅ ω ⋅ ε 0 ⋅ ε r tgδ ⋅ J 0 (x 2 ) + J1 (x 2 ) ⋅ t = ρ ⋅ c ⋅ Δ ϑ
d
2 πr2
x2 =
;
λ
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
(26)
30
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
λ=
υ
1
c0
=
≈
⇔ ε r = 1, μ r = 1
f f ⋅ ε 0 ε r μ 0μ r f ε r μ r
⎡m⎤
c 0 = 3 ⋅108 ⎢ ⎥ - brzina svetlosti
⎣s⎦
Za x 2 < 0,3 dovoljno je računati sa sledećim obrascima:
gde je:
U ef2
⋅ ω ⋅ ε 0ε r tgδ
d2
U tom slučaju snaga oslobođena u dielektriku cilindričnog oblika
poluprečnika r2 i visine d će biti data jednačinom:
Pssr = 0,95 ⋅ Ps 0 ;
Ps 0 =
2
U ef
⋅ ω ⋅ ε 0 ⋅ ε r ⋅ tgδ
(27)
d
i ona predstavlja osnovnu jednačinu potrebnu pri projektovanju uređaja za
zagrevanje dielektrika cilindričnog oblika.
P = Pssr ⋅ V = πr2 ⋅ 0,95 ⋅
2
3. ZAKLJUČAK
Elektrotermička postrojenja sa dielektričnim zagrevanjem čine uređaji i
peći sa direktnim dielektričnim zagrevanjem. Dielektrični izvori toplote su tehnički
složeniji od drugih izvora koji bi se mogli koristiti za grejanje takve šarže, tako da
je to glavni razlog zašto se uređaji i peći sa indirektnim dielektričnim zagrevanjem
ne koriste.
Transformacija električne energije u toplotnu kod direktnog dielektričnog
grejanja, vrši se direktno u samom materijalu, čime su prevaziđeni problemi
prenosa toplote. To je veoma bitan kvalitet ovog sistema grejanja. Takođe je veoma
značajno da je grejanje ravnomerno po celoj dubini materijala, za razliku od drugih
sistema grejanja.
Snaga dielektričnog zagrevanja zavisi sa jedne strane od karakteristika
izvora ω i U, a sa druge strane od karakteristika šarže ε r i tgδ . U cilju povećanja
snage mogli bi menjati karakteristike izvora. Međutim, ta povećanja su ograničena
i to: dozvoljenim frekvencijama, naponom U, odnosno dielektričnom čvrstoćom
šarže.
Karakteristike šarže ε r i tgδ se ne mogu menjati, ali su zavisne od
frekvencije i temperature. Izabrana frekvencija se u toku zagrevanja ne menja ali se
menja temperatura, što utiče na promenu snage zagrevanja u toku procesa.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
4.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
31
LITERATURA
Rada J.A Kol: „Elektrotepelná technika“ SNTL – Nakladatelstvi
technické literatury, ALFA, vydavatelstvo technickej a ekonomickej
literatúry, Praha 1985.
Jovanović M.: “Osnove elektrotermije i elektrotermička postojenja“,
Nauka, Beograd, 1994.
Hering M.: „Termokinetyka dla elektryków“, Wudawnictwa
naukowo – Techniczne“, Warszawa, 1980.
Brajović V.: „Elektrotermički uređaji i postrojenja“, Tehnički
fakultet Čačak, 1990.
Popović B.: „Elektromagnetika“, Građevinska knjiga, Beograd,
1986.
Mitrinović D.: „Uvod u specijalne funkcije“, Građevinska knjiga,
Beograd, 1975.
UIE: „Elektrowärme – Theorie und Praxis“, Verlag W. Girardet,
Essen, 1974.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
32
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
33
DVOSTRANI USMERAČ ZA MALE SIGNALE SA
OPERACIONIM PRENOSNIKOM I STRUJNIM
OGLEDALIMA JEDINIČNOG POJAČANJA
Slobodan Đukić1, Milan Vesković1
REZIME
U radu je prikazan dvostrani usmerač za male signale sa operacionim prenosnikom
i četiri strujna ogledala jediničnog pojačanja. Naponski ulazni signal se pretvara u strujni
signal pomoću operacionog prenosnika. Dvostrani usmerač u tehnici strujnog procesiranja,
realizovan sa četiri strujna ogledala jediničnog pojačanja, na svom izlazu daje dvostrano
usmeren strujni signal koji se na izlazu konvertuje u naponski signal pomoću jednog
uzemljenog otpornika. Prikazani su teorijski opis rada usmerača i rezultati PSPICE analize.
Rezultati su upoređeni sa sličnim, već objavljenim realizacijama dvostranog usmerača i
konstatovane su prednosti predložene realizacije.
Ključne reči: Analogna obrada signala, dvostrani usmerač, strujni prenosnik,
operacioni prenosnik, strujno ogledalo, PSPICE program.
A FULL-WAVE RECTIFIER FOR LOW-LEVEL SIGNAL USING A
OPERATIONAL CONVEYOR AND CURRENT MIRRORS
ABSTRACT
In this paper the realization of a precision full-wave rectifier for low-level signal
using a operational conveyor and unity-gain current mirrors is presented. The proposed
rectifier is composed of an operational conveyor, a current mode full-wave rectifier and
current-to-voltage converter. A voltage input signal is changed into a current signal by
operational conveyor. The current-mode full-wave rectifier rectifies this current signal
resulting in the current full-wave output signal that is converted into a voltage full-wave
output signal by one grounded resistor. PSPICE simulation results of the proposed rectifier
are presented and compared with similar realization that was published.
Key words: Analog signal processing, Rectifier, Operational conveyor, Current
conveyor, Current mirror, PSPICE program.
1. UVOD
Precizno usmeravanje, kao vid analognog procesiranja signala, je od
veoma velike važnosti u instrumentaciji i merenju. Koristi se kod AC voltmetara,
ammetara, detektora polariteta signala, kola za usrednjavanje, detektora vršne
vrednosti, kola za odsecanje itd. Upotreba dioda u svim navedenim aplikacijama
1
Tehnički fakultet, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
34
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
ima ozbiljne nedostatke zbog toga što diode ne provode pri prolasku signala kroz
nulu, tako da usmeravanje signala amplitude ispod 0.3V , odnosno 0.6V (što zavisi
od toga da li su upotrebljene germanijumske ili silicijumske diode), ne može da se
realizuje. Operacioni pojačavači (OA) sa velikim pojačanjem u otvorenoj petlji
mogu da se koriste za prevazilaženje ovog problema i da omoguće usmeravanje
naponskog signala male amplitude [1]. Kod ovakvih usmerača pojavljuju se
ozbiljna izobličenja usmerenog signala već pri učestanostima od nekoliko desetina
kiloherca tako da ih je praktično nemoguće koristiti za usmeravanje signala reda
veličine 100 kHz . Izobličenja nastaju zbog toga što pri prolasku signala kroz nulu
diode ne provode, a tada je operacioni pojačavač primoran da radi u otvorenoj
povratnoj petlji. Sa porastom učestanosti signala, slurejt ograničava OA da reaguje
brzo pri otvaranju dioda, što prouzrokuje izobličenje. Upotrebom OA sa većim
slurejtom može se proširiti opseg učestanost do približno 100 kHz , a pri
učestanostima iznad nastaju ozbiljna izobličenja u usmerenom signalu [2]. Ovaj
problem može delimično da se prevaziđe upotrebom strujnih prenosnika druge
vrste (CCII) kako je to prikazano u literaturi [3]. U ovom slučaju usmerač koristi
dva strujna prenosnika druge vrste koji imaju ulogu naponsko-strujnog pretvarača,
dva otpornika (od kojih je jedan uzemljen), i četiri diode. Velika izlazna otpornost
strujnih prenosnika eliminiše dinamičku otpornost dioda pri uključivanju, tako da
ovakvi usmerači daju dobre rezultate i pri učestanostima iznad 100 kHz [4]. U
literaturi [5,6] prikazano je proširenje opsega učestanosti pomoću naponske ili
strujne predpolarizacije dioda. Kod upotrebe CCII i strujnih ogledala (CM) u
procesu usmeravanja [7], problem nastaje zbog greške u naponskoj prenosnoj
karakteristici strujnog prenosnika, odnosno zbog postojanja otpornosti Rx na
invertujućem ulazu strujnog prenosnika koja ima malu ali nestabilnu vrednost
( 50 ÷ 65Ω ). Ovaj problem se uspešno rešava upotrebom operacionog prenosnika
(OP), kako je to prikazano u literaturi [8,9,11]. Drugi problem kod ovakve
realizacije dvostranog usmerača nastaje zbog relativno male izlazne otpornosti kao
i greške u strujnoj prenosnoj karakteristici strujnih ogledala [11,12]. U ovom radu
bavićemo se pomenutim problemima.
2. OPERACIONI PRENOSNIK
Realizacija operacionog prenosnika izvedena je tako što se strujni
prenosnik druge vrste postavi u povratnu petlju operacionog pojačavača [9] kako je
to prikazano na slici 1.
VY
VX
+
OA
Y
−
CCII
X
Z
Iz
(a)
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
35
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
VY
Z
⇒
OP
Iz
VX
(b)
Slika 1. Realizacija (a), i simbol (b) operacionog prenosnika
Na osnovu slike 1 može da se zaključi da je operacioni prenosnik zadržao
sve osobine strujnog prenosnika druge vrste, tako da se OP matematički može
opisati pomoću matrične jednačine:
Iy
0
0
0 Vy
Vx = 1 0 0 ⋅ I x
I z 0 ± 1 0 Vz
(1)
odnosno pomoću tri linearne jednačine:
Vx = V y ,
(2)
Iy = 0,
(3)
I z = ±I x .
(4)
Znak struje I z u jednačini (4) definiše pozitivni (OP+) ili negativni (OP-)
operacioni prenosnik. U literaturi [6] detaljno je opisana konstrukcija operacionog
prenosnika koristeći strujni prenosnik druge vrste sa strujnim kormilarenjem [11].
3. STRUJNO OGLEDALO JEDINIČNOG POJAČANJA
Strujno ogledalo treba da ispunjava dva bitna zahteva: da je struja na
kopirajućoj strani što tačnije jednaka struji na pogonskoj strani u što širem
strujnom opsegu kao i da ima što veću izlaznu otpornost. Često korišćena
realizacija strujnog ogledala sa četiri uparena tranzistora poznata kao Wilsonovo
ogledalo, dosta dobro ispunjava prvi, ali ne i drugi uslov. Predloženo rešenje
stujnog ogledala jediničnog pojačanja ima daleko veću izlaznu otpornost koja je,
nažalost, zavisna od jednosmerne struje polarizacije i to obrnuto proporcionalno
[12].
Na slici 2a prikazana je NPN realizacija strujnog ogledala jediničnog
pojačanja, dok je na slici 2b prikazan uobičajeni simbol za takvo ogledalo. Na slici
2c prikazana je PNP realizacija strujnog ogledala jediničnog pojačanja, a na slici
2d odgovarajući simbol. Jednosmerna struja polarizacije strujnih ogledala
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
36
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
postavljena je na ICQ=0.5mA, što predstavlja njenu maksimalnu vrednost za rad
usmerača u klasi A. Na slici 4a prikazana je zavisnost izlazne impedanse strujnih
ogledala u funkciji učestanosti odakle se vidi da izlazna impedansa strujnog
ogledala jediničnog pojačanja reda veličine nekoliko megaoma, ali drastično opada
za učestanosti iznad 100 kHz.
VCC = 12V
Q1
Q2
Q3
I COPY
I DRIVE
Q5
Q7
Q4
Q6
Q10
Q9
Q8
Q11
a)
I DRIVE
I COPY
b)
Q1
Q2
Q3
Q6
Q5
Q4
I DRIVE
Q7
Q8
I COPY
Q9
Q11
Q10
c)
I DRIVE
I COPY
d)
Slika 2. Realizacija strujnog ogledala jediničnog pojačanja:a) NPN, b)symbol NPN,
c) PNP, d) symbol PNP
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
37
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Detaljno objašnjenje rada ovih strujnih izvora dato je u literaturi [12].
4. PREDLOŽENI DVOSTRANI USMERAČ
Na slici 2 prikazana je šema dvostranog usmerača sa strujnim prenosnikom
i strujnim ogledalima jediničnog pojačanja. Na osnovu relacija (2) i (4), struja iz na
izlazu operacionog prenosnika može da se izrazi kao:
iz =
Vin
.
R1
(5)
Ova struja pobuđuje strujni dvostrani usmerač koga čine četiri strujna
ogledala jediničnog pojačanja CM 1, CM 2, CM 3 i CM 4 , dva diodno spojena NPN
tranzistora Q1 i Q2 , i tri strujna izvora I1 , I 2 i I 3 .
+ VCC
Vout
CM 3
I1 = I
I3 = 2I
R0
Q1
CM 1
Vin
Y
OP Z
X
iz > 0
iz < 0
R1
CM 2
Q2
CM 4
I2 = I
− VEE
Slika 3. Šema dvostranog usmerača sa operacionim prenosnikom i strujnim ogledalima
jediničnog pojačanja
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
38
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Strujni izvori I1 i I 2 imaju istu vrednost I1 = I 2 = I i obezbeđuju stalno
provodno stanje tranzistora u strujnim ogledalima, ali istovremeno stvaraju i ofset
struju 2 I u otporniku R0 . Da bi se otklonila ova ofset struja uvodi se treći strujni
izvor I 3 = 2 I na način kako je to prikazano na slici 2. Diodno spojeni tranzistori
Q1 i Q2 služe da spreče kratku vezu između strujnih izvora I1 i I 2 .
Prikazani dvostrani usmerač radi na sledeći način: Kada je struja iz > 0 ,
onda se ona preko tranzistora Q1 i strujnog ogledala CM 1 pojavljuje u celosti na
kopirajućoj strani CM 3 , kao:
(6)
2I + iz = Icopy(CM3)
Kada je struja iz < 0 , onda se ona preko tranzistora Q2 i strujnog ogledala
CM2, pa preko CM4, u celosti pojavljuje na kopirajućoj strani strujnog ogledala
CM3, tako da se dobija:
2I - iz = Icopy(CM3)
(7)
Kako je već napred rečeno ofset struja 2I eliminiše se strujnim izvorom I3,
pa se za vrednost struje u otporniku R0 mogu napisati sledeće relacije:
i z > 0; I R0 = +i z ,
(8)
i z < 0; I R0 = −i z .
(9)
Već je ranije naglašeno da otpornik R0 služi za konvertovanje struje u
napon. Ako se uzme da otpornici R1 i R0 imaju istu vrednost, onda se na osnovu
relacija (5), (8) i (9) mogu napisati sledeće relacije:
Vin > 0; Vout = +Vin ,
(10)
Vin < 0; Vout = −Vin .
(11)
Relacije (10) i (11) mogu se sažeti u jednu koja matematički definiše
dvostrani usmerač:
Vout = Vin ,
(12)
čime je dokazano da prikazano kolo zaista radi kao dvostrani usmerač.
5. REZULTATI PSPICE SIMULACIJE
Strujna ogledala prikazana na slici 2a i 2c realizovana su sa tranzistorima
2N3904 (NPN) i 2N3906 (PNP).
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
39
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Zout, (ohm)
1M
Wilson
CM1, CM4
CM2, CM3
100k
10k
10k
100k
1M
f, (hz)
a)
2.0m
Iout, (A)
1.5m
1.0m
500.0µ
0.0
0.0
500.0µ
1.0m
1.5m
2.0m
Iin , (A)
b)
Slika 4. Zavisnost izlazne otpornosti od učestanost, b) strujna prenosna karakteristika
Operacioni prenosnik koji je upotrebljen u realizaciji dvostranog usmerača
analiziran je u referenci [13]. Vrednosti strujnih izvora u dvostranom usmeraču su
I1= I2= I3/2= 100uA, dok je za tranzistor Q1 uzet 2N3904 a za Q2 uzet 2N3906.
Zbog podešavanja naponske prenosne karakteristike uzete su vrednosti za
otpornike: R1= 10 Ω i R0 = 10.3 Ω.
Mrtva zona nastaje kao posledica uključivanja i isključivanja tranzistora
Q1 i Q2 , a njena širina povezana je sa izlaznom otpornošću operacionog
prenosnika tako da se manja širina mrtve zone ima kod veće izlazne otpornosti.
Takođe se uočava da se mrtva zona nalazi u opsegu -0.3mV do 0.2mV, dakle
veoma je mala i ne postoji simetrija u odnosu na nultu vrednost napona na ulazu.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
40
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
5.0m
Vout, (V)
4.0m
3.0m
2.0m
1.0m
0.0
-6.0m
-4.0m
-2.0m
0.0
2.0m
4.0m
6.0m
Vin, (V)
Slika 5. Naponska prenosna karakteristika predloženog usmerača
Na slici 5(a) i 5(b) prikazan je talasni oblik napona na izlazu usmerača za
signal na ulazu učestanosti f = 100kHz i amplitudu i 5mV .
6.0m
5.0m
4.0m
Vin, Vot, (V)
3.0m
2.0m
1.0m
0.0
-1.0m
-2.0m
Vout
Vin
-3.0m
-4.0m
-5.0m
-6.0m
0.0
5.0µ
10.0µ
15.0µ
20.0µ
t, (s)
Slika 6. Talasni oblik napona na izlazu usmerača za ulazni signal f = 100 kHz
i amplitude 5mV
Na osnovu slika 5 i 6 može se zaključiti da predloženi usmerač vrlo
kvalitetno usmerava signale malih amplituda, a relativno visokih učestanosti. U
referenci [9] mogu se videti talasni oblici usmerenih signala istih amplituda i
učestanosti već objavljenih usmerača, pa na osnovu njihovih upoređenja može se
zaključiti da predloženi usmerač isto, ako ne i bolje, vrši usmeravanje signala malih
amplituda i relativno visokih učestanosti.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
41
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
6. ZAKLJUČAK
Izvršena je PSPICE analiza dvostranog usmerača sa operacionim
prenosnikom i strujnim ogledalima. Pokazano je da predloženi usmerač veoma
kvalitetno usmerava signale malih amplituda (reda veličine 5mV ) i relativno
visokih učestanosti (reda veličine 100 kHz ). Otpornost Rx koja postoji na
invertujućem priključku operacionog prenosnika je praktično svedena na nulu, a
time je eliminisana i greška u izlaznom signalu koja nastaje kao posledica
postojanja ove otpornosti. Upotrebljena su strujna ogledala jediničnog pojačanja
koja imaju veoma dobru strujnu prenosnu karakteristiku koja se analitički može da
predstavi [10] kao:
⎛ 2 ⎞
I out ≅ I in ⎜⎜1− 2 ⎟⎟ ,
⎝ β ⎠
(13)
gde β predstavlja strujno pojačanje upotrebljenih tranzistora, i na osnovu koje se
zaključuje da je greška koja potiče od strujne prenosne karakteristike veoma mala.
Međutim, kako je za Vin > 0, iz > 0 i kopira se pomoću CM 1 i CM 2 , dok je za
V in < 0 , i z > 0 i kopira se pomoću CM 2 , CM 3 i CM 4 , onda su tačne
sledeće relacije:
⎛
4 ⎞
Vin > 0; Vout ≅ +Vin ⎜⎜1 − 2 ⎟⎟ ,
⎝ β ⎠
(14)
⎛
6 ⎞
Vin < 0; Vout ≅ −Vin ⎜⎜1 − 2 ⎟⎟ ,
⎝ β ⎠
(15)
tako da se greška usmeravanja povećava i malo je veća kod negativne poluperiode.
Ostala je samo greška koja se javlja pri prolasku ulaznog signala kroz nulu i koja se
manifestuje u vidu mrtve zone na naponskoj prenosnoj karakteristici. Ova greška
ne može da se eliminiše, ali može da se smanji upotrebom operacionih prenosnika
sa većom izlaznom otpornošću. Važno je istaći da kod ove realizacije usmerača
nema greške zbog neizbežnog ofset napona.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
42
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
7.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
LITERATURA
C. Toumazou and F. J. Lidgey, “Wide-band precision rectification”,
IEE Procedings, Vol. 134 Pt. G, No. 1, February 1987.
S. Ðukić, “Contribution’s to the analysis and design of analog
current procesing circuits”, PhD thesis, TF Cacak, 1999.
A. Khan, M.A. El-Ela and M. A. Al-Turaigi, “Current-mode
precision rectification”, International Journal of Electronics, 79, pp.
853-856, 1995.
S. J. G. Gift and B. Maundy, “Versatile Precision Full-Wave
Rectifiers for Instrumentation and Measurements”, IEEE Trans.
Instrumentation and Measurement, vol. 56, no. 5. pp. 1703-1709,
October 2007.
K. Hayatleh, S. Porta and F. J. Lidgey, “Temperature indenpendent
current conveyor precision rectifier”, Electronics Letters, vol.30, No
25, pp. 2091-2093, December 1994.
S. Ðukić, “Full-wave current conveyor precision rectifier”, Serbian
Journal of Electrical Engineering, Vol. 5. No. 2, pp. 263-267,
November 2008.
A. Monpapassorn, K. Dejhan and F. Cheevasuvit, “A full-wave
rectifier using a current conveyor and current mirrors”, Int. J.
Electronics, Vol. 88, No. 7, pp. 751-758. 2001.
S. J. G. Gift, “Hybrid current conveyor-operational amplifier
circuit”, Int. J. Electronics, Vol. 88, No. 12, pp. 1225-1235, 2001.
S. J. G. Gift, “New precision rectifier circuits with high accuracy
and wide bandwidth”, International Journal of Electronics, Vol. 92,
No. 10, pp. 601-617, October 2005.
P. R. Gray and R. G. Meyer, “Analysis and Design of Analog
Integrated Circuits”, New Jork: John Wiley and Sons, 1993.
B. Wilson, M. Al-Gahtani, J. Vosper and R. Deloughry, “Highprecision current conveyor implementation employing a currentsteering output stage”, International Journal of Electronics, Vol. 93,
No. 10, pp 653-662, October 2006.
B. Hart, K. Hayatleh and F. J. Lidgey, Gatinean, Quebec, Canada,
IEEE North-East Workshop on Circuits and Systems, june 2006 pp
89-92.
S. Đukić, M. Vesković, “Dvostrani usmerač za male signale sa
operacionim prenosnikom strujnim ogledalima”, 53. konferencija
ETRAN, 2009 god, Vrnjačka Banja.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
43
KORELACIJA PROCESA STRUKTURNE RELAKSACIJE I
PROMENE ELEKTRIČNIH I MAGNETNIH SVOJSTAVA
AMORFNE LEGURE Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7
A. Kalezić-Glišović1, Z. Ristanović2, M. Dobričić2, A. Maričić1
REZIME:
U ovom radu ispitivan je uticaj strukturnih promena u toku odgrevanja amorfne
legure Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 u obliku trake na njena električna i magnetna svojstva.
Metodom DSC ispitan je temperaturski interval termičke stabilnosti legure
Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7. Pokazano je da je ova legura, u odnosu na proces kristalizacije
stabilna do 4500C. Termomagnetnim merenjima, po Faradejevoj metodi, u temperaturskom
intervalu od sobne temperature do 4500C, ispitan je uticaj strukturne relaksacije na
magnetna svojstva ove legure. Nakon više sukcesivnih odgrevanja istog uzorka uz
postepeno povećanje temperature odgrevanja pokazano je da se magnatna susceptibilnost
ove legure može povećati do 40 %. Merenjem promene električne otpornosti u izotermskim
uslovima pri temperaturama od t1 = 4200C, t2 = 4350C i t3 = 4500C tokom vremena τ = 20 min
određeni su kinetički parametri i energije aktivacije relaksacionih procesa. Pokazano je da
se proces strukturne relaksacije odigrava u dva stupnja. Prvi stupanj je kinetički proces, a
drugi difuzioni proces. Energija aktivacije za prvi stupanj iznosi E1 = 139,43 J/mol K,
a za drugi stupanj E2 = 184,07 J/mol K.
Ključne reči: strukturna relaksacija, električna i magnetna svojstva, amorfne
legure.
CORELATION BETWEEN THE PROCESS OF THE STRUCTURAL
RELAXATION AND THE CHANGES OF THE ELECTRIC AND
MAGNETIC CHARACTERISTICS OF AN AMORPHOUS ALLOY
Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7
ABSTRACT:
In this paper is analysed the impact of the structural changes during the heating
process of an amorphous alloy Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 onto its electric and magnetic
characteristics. Using the DSC method, we have examined the temperature interval of the
thermal stability of the Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 alloy. We have demonstrated that this alloy is
stable up to 4500C compared to the cristalization process. Applying the Farraday method
and thermomagnetic measuring, in the temperature interval from the room temperature up
to 4500C, we have examined the impact of the structure relaxation onto magnetic
characteristics of the alloy. It has been shown that the magnetic susceptibility of this alloy
can be increased up to 40%. It is demonstrated that the process of the structural relaxation
1
2
Tehnički fakultet Čačak
Visoka škola tehničkih strukovnih studija Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
44
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
has two phases. The needed energy to activate the first one is E1 = 139,43 J/mol K, and
for the second E2 = 184,07 J/mol K.
Key words: structured relaxation, electric and magnetic characteristics, amorphous
alloys.
1. UVOD
Amorfne metalne legure (AML) predstavljaju jednu od klasa novih
materijala, koje su zbog svojih izuzetnih svojstava našli primenu u gotovo svim
oblastima tehnike, posebno u elektrotehnici [1,2]. One su grupa amorfnih
materijala koje se najčešće dobijaju brzim hlađenjem rastopa dobijenih
legiranjem prelaznih metala (TM: Fe, Ni, Co, Ti, Mo, Nb, V, Cr, Zr,
Pd), koji su nosioci magnetnih i električnih svojstava, sa metaloidima (M: B, Si, P,
C, Ge) čija je uloga da usporavaju proces kristalizacije tokom očvršćavanja
rastopa. Velike brzine hlađenja od oko 106-108 K/s omogućavaju u strukturi
formiranoj na ovaj način atomsku uređenost ne veću od 1 nm [3, 4].
Amorfna struktura materije je, međutim, strukturno i termodinamički
nestabilna i veoma podložna procesu delimične ili potpune kristalizacije tokom
termičke obrade, što zahteva poznavanje stabilnosti legura pri različitim
temperaturama. Opšte posmatrano, stabilnost predstavlja termički aktiviran proces
prelaska iz stanja neuređene amorfne strukture u uređenu kristalnu strukturu. Pri
sintezi amorfnih magnetno mekih legura, koje se dobijaju tehnikom brzog hlađenja
rastopa, potrebno je voditi računa o udelu sastavnih elemenata u leguri. Na ovaj
način se postiže pobošljanje svojstava, kao što su izražena sposobnost formiranja
stakla, sposobnost dobrog livenja legure (čime se postiže dobar kvalitet površine i
homogenost traka), poboljšana termička stabilnost amorfne strukture i magnetna
svojstva [5, 6, 7]. Istraživanja pokazuju da magnetna svojstva nakon procesa
kristalizacije ili slabe ili dolazi do njihovog poboljšanja ukoliko se formiraju
nanokristalne faze [8–10].
Intenzivna ispitivanja kinetičkih svojstava amorfnih legura ukazuju na to
da su fizička priroda anomalnog ponašanja elektronske gustine stanja na Fermi
nivou, toplotne provodnosti, toplotnog kapaciteta i električne otpornosti povezana
sa strukturnim nehomogenostima tih materijala [11-13]. Pri odgrevanju amorfnih
legura, na temperaturama od oko 1000C nižim od temperature kristalizacije u njima
se odigravaju u principu dva konkurentna procesa: s jedne strane dolazi do
smanjenja slobodne zapremine, što dovodi do smanjenja brzine difuzionog
transporta mase i s druge strane, procesi uređenja koji približavaju leguru
kristalnom stanju, odnosno povećava se njena gotovost za kristalizaciju.
Cilj ovog rada je ispitivanje uticaja strukturne relaksacije amorfne legure
Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 u toku procesa odgrevanja na njena električna i magnetna
svojstva.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
45
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
2. EKSPRIMENTALNI DEO
Predmet istraživanja u ovom radu je AML Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 u obliku
trake. Ispitivani uzorci trake bili su debljine 30 μm. DSC analiza vršena je na
uređaju Netzch DSC-404, pri čemu se uzorak nalazio u protočnoj atmosferi argona.
Analize su rađene u temperaturskom opsegu od sobne temperature do
6000C pri brzini zagrevanja od 200C/min. Zavisnost električne otpornosti amorfnih
traka od temperature merena je metodom četiri tačke u peći sa zaštitnom
atmosferom vodonika. Modifikovanom Faraday-evom metodom ispitivana je
zavisnost relativne promene magnetne susceptibilnosti od temperature, u
temperaturskom intervalu od sobne do 4500C, u atmosferi argona, pri jačini
magnetnog polja od 8 kA/m.
3. REZULTATI I DISKUSIJA
Na sl. 1 prikazan je DSC termogram uzorka legure Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7
dobijen pri brzini zagrevanja od 200C/min. Dobijeni termogram pokazuje jedan
egzotermni pik na oko 5000C, što znači da se proces kristalizacije odvija u jednom
stupnju. Dakle, pri zagrevanju približno do 4500C legura zadržava amorfnu
strukturu.
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
400
500
600
Slika 1. DSC termogram uzorka legure Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 dobijen
pri brzini zagrevanja od 20 0C/min.
Termomagnetnim merenjima je ispitan uticaj strukturne relaksacije na
magnetna svojstva ove legure (sl. 2). Nakon više sukcesivnih odgrevanja istog
uzorka uz postepeno povećanje temperature odgrevanja magnetna susceptibilnost
se povećala do 40 %.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
46
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
a
b
c
d
1.4
χ χ
1.2
1.0
χ χ
χ χ
1.6
0.6
0.8
χ χ
0.4
0.2
0.0
50
100 150 200 250 300 350 400 450
Slika 2. Zavisnost relativne promene magnetne susceptibilnosti od temperature AML
Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7: a) prvo zagrevanje do 3600C, b) drugo zagrevanje do 3800C, c) treće
zagrevanje do 4000C, d) četvrto zagrevanje do 4200C u argonu.
Posle prvog zagrevanja u temperaturskoj oblasti amorfnog stanja i nakon
hlađenja do sobne temperature dolazi do povećanja magnetne susceptibilnosti za
7%. Nakon drugog zagrevanja do 3800C u temperaturskoj oblasti amorfnog stanja i
nakon hlađenja do sobne temperature došlo je do porasta susceptibilnosti od 35%, a
nakon trećeg zagrevanja do 4000C do porasta od 40%. Povećanje magnetne
susceptibilnosti posle svakog zagrevanja uzrokovano je procesom strukturne
relaksacije. Ovaj proces dovodi do smanjenja broja defekata, mehaničkih
naprezanja i slobodne zapremine u uzorku legure,
što omogućava lakšu
pokretljivost zidova magnetnih domena. Uz istovremeno toplotno dejstvo i dejstvo
spoljašnjeg magnetnog polja, međudomenski neorijentisani atomi se priključuju
energijski povoljnijem magnetnom domenu. Sve to uzrokuje nakon hlađenja
povećanje magnetne susceptibilnosti. Posle svakog odgrevanja Kiri temperatura TC
se blago povećava. To je uzrokovano povećanjem termičke stabilnosti strukture
procesom strukturne relaksacije. Dakle, potrebna je sve veća toplotna energija za
dezorijentaciju magnetnih domena. Kirijeva temperatura TC je u temperaturskom
intervalu od oko 3300C do 3700C, što je u odličnoj korelaciji sa rezultatima
dobijenim merenjem specifične električne otpornosti (sl. 3).
Na sl. 3 prikazana je temperaturska zavisnost specifične električne
otpornosti AML Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
47
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
2.35
2.30
ρ (μΩm)
2.25
2.20
2.15
2.10
2.05
2.00
1.95
100
200
300
400
500
600
0
Temperature, ( C)
Slika 3. Temperaturska zavisnost specifične električne otpornosti AML Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7.
Pokazano je da je najveća promena temperaturskog koeficijenta otpornosti
na temperaturi od oko 3300C, kada prestaje interakcija provodnih elektrona sa
magnonima. Na toj temperaturi amorfna legura gubi feromagnetna svojstva (TC),
što je u potpunoj korelaciji sa rezultatima termomagnetnih merenja. U
temperaturskoj oblasti od 3500C do 5000C temperaturski koeficijent otpornosti je
vrlo mali. To je uzrokovano intenzivnijim procesom strukturne relaksacije. Pri
tome dolazi do porasta srednjeg slobodnog puta elektrona, povećanja gustine
slobodnih elektrona i prestanka interakcije elektrona sa magnonima. Najveće
smanjenje specifične električne otpornosti ρ nastaje u oblasti temperature
kristalizacije (TCR = 5000C), jer proces kristalizacije prate promene elektronske
strukture i povećanje broja slobodnih elektrona usled smanjenja broja kovalentnih
veza, kao i povećanje srednjeg slobodnog puta elektrona u kristalnom stanju.
Kinetički parametri procesa strukturne relaksacije određeni su merenjem
promene specifične električne otpornosti ρ u izotermskim uslovima pri
temperaturama t1 = 4200C, t2 = 4350C i t3 = 4500C tokom vremena τ = 800 s. Na sl.
4 prikazana je zavisnost specifične električne otpornosti ρ od vremena odgrevanja
τ uzoraka odgrevanih na temperaturama t1 = 4200C, t2 = 4350C i t3 = 4500C. Vidi se
da ρ eksponencijalno opada sa vremenom τ, pa se ta zavisnost može predstaviti
relacijom:
ρ τ = ρ0 e −k τ ,
gde je k – konstanta brzine procesa strukturne relaksacije.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
(1)
48
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
2.32
2.31
2.30
2.29
ρ
μΩ
2.28
2.27
2.26
2.25
2.24
2.23
2.22
2.21
0
200
400
600
800
τ
Slika 4. Zavisnost specifične električne otpornosti ρ uzoraka legure Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7
odgrevanih na temperaturama t1 = 4200C, t2 = 4350C i t3 = 4500C od vremena odgrevanja τ .
Posle svakog izotermskog odgrevanja dolazi do pada specifične električne
otpornosti i to: Δρ1/ ρ0 = 2,12% posle prvog, Δρ2/ ρ0 = 3,29% posle drugog i Δρ3/ ρ0 =
3,98% posle trećeg odgrevanja. Smanjenje specifične električne otpornosti
uzrokovano je povećanjem srednjeg slobodnog puta elektrona i gustine stanja
slobodnih elektrona posle strukturne relaksacije.
Analizom dobijenih zavisnosti ρ(τ) prikazanih na sl. 4 utvrđeno je da u
prvom vremenskom intervalu τ 1 = 160 s za t 1 = 420 0 C, τ 2 = 140 s za
t 2 = 435 0 C i τ 3 = 100 s za t 3 = 450 0 C egzistira linearna zavisnost ln
ρ = f (τ) (sl.5). To potvrđuje da je prvi stupanj procesa strukturne
relaksacije brzi aktivaciono kontrolisan kinetički proces. Tokom ovog procesa
dolazi do prelaza atoma iz manje stabilnog u više stabilno stanje.
0.840
0
t1 = 420 C
0.836
t2 = 435 C
0.832
t3 = 450 C
0
ρ
0
0.828
0.824
0.820
0.816
0.812
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
τ
Slika 5. Zavisnost ln ρ od vremena odgrevanja τ uzoraka legure Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7
odgrevanih na temperaturama t1 = 4200C, t2 = 4350C i t3 = 4500C.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
49
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Sa porastom temperature odgrevanja vreme trajanja ovog stupnja procesa
se skraćuje i raste konstanta brzine k1 ovog stupnja procesa:
Δ ln ρ
.
(2)
Δτ
U drugom vremenskom intervalu τ 1' > 160 s, τ '2 > 140 s i τ 3' > 100 s
k1 =
egzistira linearna zavisnost specifične električne otpornosti ρ od τ za sve tri
temperature odgrevanja, što je prikazano na sl. 6. To znači da je drugi stupanj
procesa strukturne relaksacije spori difuzioni proces, tokom koga dolazi do
transporta mase među šupljinama i smanjenja slobodne zapremine.
2.30
0
2.29
t1 = 420 C
2.28
t2 = 435 C
0
0
t3 = 450 C
μΩ
2.26
ρ
2.27
2.25
2.24
2.23
2.22
12
14
16
18
20
τ
22
24
26
28
30
1/2
Slika 6. Zavisnost specifične električne otpornosti ρ od τ uzoraka legure
Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 odgrevanih na temperaturama 4200C, 4350C i 4500C.
Sa porastom temperature odgrevanja raste konstanta brzine k2 ovog stupnja
procesa:
k2 =
Δρ
Δ τ1 / 2 .
(3)
Na sl. 7 prikazana je zavisnost ln k od 1/T uzoraka legure
Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 odgrevanih na temperaturama 4200C, 4350C i 4500C. Energije
aktivacije za kinetički (E1) i difuzioni (E2) proces strukturne relaksacije određene
su prema relaciji:
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
50
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
E=R
Δ ln k
Δ(1 / T) ,
(4)
gde je R – univerzalna gasna konstanta.
-8.0
-8.5
-9.0
-9.5
-10.0
-10.5
ln k1
ln k2
-11.0
-11.5
-12.0
-12.5
-13.0
-13.5
-14.0
1.37
1.38
1.39
1.40
1.41
1.42
1.43
1.44
1.45
Slika 7. Zavisnost ln k od 1/T uzoraka legure Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 odgrevanih na
temperaturama 4200C, 4350C i 4500C (ln k1 – prvi stupanj, ln k2 – drugi stupanj procesa
strukturne relaksacije).
Vrednosti konstanti brzine i energije aktivacije oba stupnja procesa
strukturne relaksacije prikazani su u Tabeli I.
Tabela I. Kinetički parametri procesa strukturne relaksacije uzoraka legure
Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 odgrevanih na temperaturama 4200C, 4350C i 4500C.
t (0C)
k1⋅10-4 (s-1)
k2⋅10-6 (s-1)
E1 (kJ/mol)
E2 (kJ/mol)
420
435
450
0.801
1.303
2.188
1.12
2.92
4.2
139.43
184.07
Dobijeni rezultati pokazuju da konstante brzine oba stupnja procesa
strukturne relaksacije rastu sa povećanjem temperature odgrevanja. Energija
aktivacije drugog stupnja je veća od energije aktivacije prvog stupnja procesa
strukturne relaksacije.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
51
4. ZAKLJUČAK
Termomagnetnim i termoelektričnim merenjima ispitan je uticaj strukturne
relaksacije na magnetna i električna svojstva ove legure. Nakon više sukcesivnih
odgrevanja istog uzorka uz postepeno povećanje temperature odgrevanja magnetna
susceptibilnost se povećala do 40 %. Posle svakog odgrevanja Kiri temperatura
(TC) se blago povećava. Maksimalan skok magnetne susceptibilnosti i naglo
povećanje gustine stanja elektrona nastaje posle zagrevanja do 4000C. Merenje
specifične električne otpornosti je pokazalo da je najveća promena temperaturskog
koeficijenta otpornosti na temperaturi od oko 3300C (TC). Posle svakog
izotermskog odgrevanja dolazi do pada specifične električne otpornosti i to 2,12%
posle prvog, 3,29% posle drugog i 3,98% posle trećeg odgrevanja. Ovaj pad
električne otpornosti uzrokovan je povećanjem srednjeg slobodnog puta elektrona
uz istovremeno povećanje gustine provodnih elektrona. Najveće smanjenje
specifične električne otpornosti nastaje u oblasti temperature kristalizacije (TCR =
5000C), što je u saglasnosti sa rezultatima DSC analize. Eksperimentalno je
pokazano da se proces strukturne relaksacije AML Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 odvija kroz
2 stupnja: prvi stupanj je brzi kinetički proces, a drugi stupanj je spori difuzioni
proces. Dobijeni rezultati pokazuju da konstante brzine oba stupnja procesa
strukturne relaksacije rastu sa povećanjem temperature odgrevanja.
5.
[1]
[2]
[3]
LITERATURA
J.D. Bernal, Nature 185 (1960) 68.
S. Takayma, J. Mater. Sci. 11 (1976) 164.
D.S. Jong, J.H. Kim, E. Fleury, W.T. Kim, D.H. Kim, J. Alloys
Compd. 389 (2005) 159.
[4] D.R. Santos, D.S. Santos, Materials Research, 4 (2001) 47.
[5] K.G.Raval, K.N.Lad, A.Pratap, A.M. Awasthi, S. Bhardwaj,
Thermochimica Acta 425 (2005) 47.
[6] A. Maričić, M. Spasojević, S. Arnaut, D. Minić, M. M. Ristić, Sci.
Sintering, 40 (2008) 303.
[7] D. M. Minić, A. Gavrilović, P. Angerer, D. G. Minić, A. Maričić, J.
Alloys Compd., 476 (1-2) (2009)705.
[8] D. M. Minić, A. Maričić, B. Adnađević, J. Alloys Compd. 473
(2009) 363.
[9] D.W. Handerson, J. Non-Crystal. Solids 30 (1970) 301.
[10] K. Matusita, S. Sakka, J. Non-Crystal. Solids 38 (39) (1980) 741.
[11] V. E. Egoruskin, N. V. Melnikova, Metalofizika, T.10, No1 1988, p.
81.
[12] L. A. Jacobson, J. McKittrik, Rapid Solidification Processing,
Elsevier, 1994.
[13] K. Suzuki, H. Fudzimori, K. Hasamoto, Amorfnye metally,
Metallurgiya, Moskva, 1987 (na Ruskom).
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
52
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
53
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
PRIMENA MODIFIKOVANOG METODA FIKTIVNIH
IZVORA ZA ODREĐIVANJE ELEKTROMAGNETNIH
VELIČINA DVOŽIČNIH VODOVA
Milan Dobričić1
REZIME
U radu je prikazan numerički metod za određivanje elektromagnetnih veličina
dvožičnih vodova koji predstavlja kombinaciju metoda fiktivnih izvora i konformnog
preslikavanja, pa će taj metod ubuduće nositi naziv modifikovan metod fiktivnih izvora.
Ključne reči: dvožični vod, konformno preslikavanje, modifikovan metod
fiktivnih izvora, kompleksni potencijal, podužna kapacitivnost, jačina polja.
THE APPLICATION OF THE MODIFY CHARGE SIMULATION
METHOD FOR DETERMINATION OF ELECTROMAGNETIC
VALUES OF TWO WIRE LINES
ABSTRACT
In this paper is presented a numerical method for determination of
electromagnetic values of two wire lines, which represents a mixture of charge simulation
method and conform mapping.
Keywords: Two wire lines, Conform mapping, Electric field intensity, charge
density, charge simulation method, complex potential.
1. UVOD
U cilju dobijanja što preciznijih rešenja za jačinu polja u okolini oštrih
ivica provodnika voda kao i na samim ivicama kao izuzetno pogodan i tačan može
se koristiti metod fiktivnih izvora (MFI) u kombinaciji sa konformnim
preslikavanjem usamljenih elektroda.
Ova kombinacija navedenih metoda
ubuduće će nositi naziv modifikovan metod fiktivnih izvora (MMFI). Suština
MMFI sastoji se u sledećem: izvrši se preslikavanje spoljašnje oblasti jednog od
provodnika voda na spoljašnju oblast jediničnog kruga. Pri tome se kontura koja
ograničava poprečni presek provodnika voda preslikava u jediničnu kružnicu.
Zatim se primeni metod fiktivnih izvora na način kako je to uobičajeno pri čemu se
dobijaju vrednosti fiktivnih opterećenja qk′ . Pošto se kompleksna funkcija
preslikavanja odredi na neki od načina (preporučuje se srednjekvadratna
1
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
54
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
aproksimacija koju je autor prezentovao u magistarskoj tezi [5,8], ona se dalje
koristi za preslikavanje tačaka z k u kojima se nalaze fiktivna opterećenja u tačke
w k . Tako se dobija ekvivalentan elektrostatički sistem u w − ravni koga čine
veoma dug provodni cilindar jediničnog, kružnog poprečnog preseka i snop
paralelnih provodnika opterećenih podužnim opterećenjima qk′ smeštenih u
tačkama w k . Za dobijeni sistem primenom teoreme lika u cilindričnom ogledalu
veoma lako se odredi kompleksni potencijal, a na osnovu njega i ostale
elektrostatičke veličine od interesa. Ovaj metod daje veoma stabilna rešenja za
jačinu polja i površinsku gustinu naelektrisanja po površini provodnika. To se u
prvom redu odnosi na oštre ivice gde se po volji može zadavati tačka kroz koju
prolazi kontura kao granica poprečnog preseka provodnika. Stabilnost rešenja
ogleda se u činjenici da je metod prilično neosetljiv na broj upotrebljenih fiktivnih
izvora pa se tako izbegava loša uslovljenost linearnih sistema jednačina koja se
redovno javlja pri primeni metoda fiktivnih izvora.
2. OPIS METODA
Na Sl. 1. prikazan je poprečni presek dvožičnog voda čiji su provodnici
pravougaonog poprečnog preseka. Oštre ivice voda mogu da se zaoble tako da je
poluprečnik krivine u temenima pravougaonika r0 > 0 , a fiktivni izvori se
postavljaju u unutrašnjosti provodnika po isprekidanim linijama kao na slici.
Slika 1. Dvožični vod u z − ravni.
Potencijal u okolini voda iznosi
I
J
K
i1 =1
j1 =1
k1 =1
ϕ = ∑ qi′1 G ( r , ri′) + ∑ q′j1 G ( r , r j′ ) + ∑ qk′1 G ( r , rk′ ) ,
(1)
gde su G ( r , ri′) , G ( r , r j′ ) , G ( r , rk′ ) Grinove funkcije.
Pošto se iz razloga simetrije zadovolji granični uslov za potencijal na
gornjoj polovini desnog provodnika u I + J + K + 2 tačaka podešavanja pri čemu
su uzete u obzir tačke A i B, dobija se sistem linearnih jednačina čijim se
rešavanjem dobijaju nepoznata fiktivna opterećenja. Zatim se na standardni način
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
55
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
sračunavaju ostale veličine od interesa. Međutim, kao što je već rečeno dobijeni
sistemi jednačina su redovno loše uslovljeni što predstavlja veliku smetnju kod
sistema sa većim brojem nepoznatih. Rezultati pokazuju da je rešenje za podužnu
kapacitivnost dosta stabilno u odnosu na broj upotrebljenih fiktivnih izvora pošto
se radi o integralnoj veličini, dok su rezultati za jačinu polja na oštrim ivicama
nestabilni tj. jako zavise od broja upotrebljenih fiktivnih izvora. Zbog toga se
pribegava sledećem postupku:
Najpre se izvrši preslikavanje spoljašnjosti levog provodnika Sl. 2. shodno
proceduri opisanoj detaljno u [5]. Iz razloga simetrije figure posmatra se samo
jedna njena četvrtina u prvom kvadrantu pa se formira sledeći funkcional
Slika 2. Preslikavanje pravougaonika u jediničnu
kružnicu.
2
α
a⎞
⎛
F = ⎜ x − ⎟ dψ +
2⎠
⎝
0
∫
⎛
+ λx⎜
⎜
⎝
⎛
+ λy⎜
⎜
⎝
π2
∫
α
2
b⎞
⎛
⎜ y − ⎟ dψ +
2⎠
⎝
⎞
C n cos(m α ) − a ′ ⎟ +
⎟
n =1
⎠
N
∑
⎞
sin (m α ) − b ′ ⎟ = min .
⎟
⎠
N
∑C
n
n =1
(2)
gde su x i y parametarske jednačine funkcije preslikavanja
N
x=
∑C
n
cos(mψ ) −
n =1
(3)
N
y=
∑C
a d
−
2 2
n
sin (mψ )
n =1
a a′ i b′ koordinate tačke A2 koje uzimaju u obzir zakrivljenost r0 .
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
56
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Minimizacijom funkcionala (2) dobija se sistem nelinearnih jednačina
čijim se rešavanjem dobijaju nepoznate veličine C n , α, λ x , λ y , gde je m redni broj
harmonika i za pravougaonik iznosi m = 3 − 2 n . Tako kompleksna funkcija
preslikavanja određena u obliku Loranovog reda u prstenu 1 ≤ w < ∞ ima oblik
N
z=
∑C
n
w
m
(4)
n =1
Ovde je z = r e j θ i w = R e j ψ .
Pošto su fiktivna opterećenja određena na način kako je to gore opisano,
može se formirati ekvivalentan elektrostatički sistem koga čine veoma dug
provodni cilindar jediničnog poluprečnika kao slika levog provodnika u w − ravni
i snop fiktivnih opterećenja kojim je zamenjen desni provodnik Slika 3.
jv
ϕ = −V
w = u + jv
qk′
wk
a =1
u
wk
∗
qk′
Slika 3. Ekvivalentan elektrostatički sistem u
w − ravni.
Tačke w k mogu se odrediti iz funkcije preslikavanja (4) pošto je njihov
položaj u z − ravni poznat, a funkcija preslikavanja određena u obliku z = z (w) .
Međutim, na žalost, inverznu funkciju w = w(z ) nije moguće odrediti u
eksplicitnom obliku, što znači da bi za svako fiktivno opterećenje qk′ trebalo rešiti
K nelinearnih jednačina u cilju određivanja njihovih pozicija w k . U nameri da se
izbegne rešavanje nelinearnih jednačina može se primeniti jednostavan iterativni
postupak za određivanje tačaka w k polazeći od funkcije preslikavanja (4) koja se
razvija u Tejlorov red u okolini tačke w k , odnosno [8]
z = z k + z ′ k (w − w k )
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
(5)
57
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
gde je
z′k =
dz
d w w= w
(6)
k
odnosno
N
z′k =
∑mC
n
wk
m −1
(7)
n =1
pri čemu su izvodi višeg reda zanemareni.
Kada se jednačina (7) zameni u (5) i izrazi po w , dobija se iterativna formula
N
wk
(i +1)
= wk
(i )
+
gde je i = 0,1,..I . Početna vrednost w k
∑C
n
wk
(i ) m
n =1
N
∑mC
− zk
(8)
n
wk
(i ) m−1
n =1
(0 )
u iterativnom procesu (8) određuje se za
vrednost w → ∞ pa je z = C1 w odakle je
zk
.
(9)
C1
Predloženi postupak ima veoma brzu konvergenciju tako da se već posle
dve ili tri iteracije dobijaju vrednosti w k sa tačnošću na osam decimalnih mesta.
Na kraju, kada se sve ove vrednosti odrede, po primeni teoreme lika u
cilindričnom ogledalu [8] kompleksni potencijal sistema na Sl. 3. iznosi
wk
(0 )
=
2
∗
⎛ w ⎞ w − w′ k w − w′ k
.
(10)
q k′ log⎜⎜ k ⎟⎟
∗
⎝ a ⎠ w − wk w − wk
k =1
Pozicije fiktivnih opterećenja u gornjoj i donjoj poluravni označene su sa
∗
w k odnosno w k i iznose
1
Φ = −V +
2πε 0
K
∑
∗
wk = Rk e jψ k i wk = Rk e- jψk ,
(11)
a njihovih likova u cilindričnom ogledalu u gornjoj i donjoj poluravni iznose
respektivno
w′k =
a 2 jψ k
e
i
Rk
∗
w′k =
a 2 - jψ k
e
Rk
gde je a = 1 poluprečnik jediničnog kruga i w = R e j ψ .
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
(12)
58
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Kada se odredi kompleksni potencijal jačina polja u okolini dvožičnog
voda u z − ravni određuje se na poznati način
E=
dΦ 1
⋅
dw d z
dw
(13)
gde je izvod
dz
=
dw
N
∑mC
n
w
m −1
,
(14)
n =1
a njegov moduo
dz
2
2
= S1 + S 2 .
dw
(15)
Veličine S1 i S 2 iznose respektivno
N
S1 =
∑mC
n
R
m −1
cos[(m − 1)ψ ] , S 2 =
n =1
N
∑mC
n
R m−1 sin[(m − 1)ψ ]
(16)
n =1
Tako, na primer, ako se stavi R = 1 u izraz za jačinu polja (13) i ako se
ugao ψ zadaje u granicama 0 ≤ ψ ≤ 2π , dobija se raspodela jačine polja po
površini provodnika voda. Zbog postojeće simetrije ugao ψ je dovoljno zadavati u
granicama 0 ≤ ψ ≤ π . Numerički rezultati za jačinu polja dobijeni na ovaj način su
izuzetno stabilni čak i na oštrim ivicama provodnika što znači da je metod prilično
neosetljiv na broj upotrebljenih fiktivnih izvora. Prema tome, u odnosu na klasični
metod fiktivnih izvora MMFI u tom pogledu ima veliku prednost što će biti
ilustrovano na narednim primerima.
Podužna kapacitivnost može se dobiti na uobičajeni način kao
K
2
C′ =
∑ q′
k
k =1
U
,
(17)
gde je U − napon između provodnika.
Osim na ovaj način podužna kapacitivnost može se dobiti i integracijom
električnog polja po površini provodnog cilindra u w − ravni. Naime, pošto pri
konformnom preslikavanju podužna kapacitivnost ostaje invarijantna veličina i s
obzirom da je analitički izraz za jačinu polja u w − ravni
E=
dΦ
,
dw
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
(18)
59
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
normalizovana podužna kapacitivnost može se odrediti kao
C′
=
ε
π
dΦ
∫ d w dψ .
(17)
0
3. PRIMERI
Posmatra se levi provodnik dvožičnog voda pravougaonog poprečnog
preseka Sl. 4. čije su dimenzije a b = 2 , r0 / a = 0, 01 . Primenom gore opisane
procedure dobijaju se nepoznati koeficijenti reda (4) funkcije preslikavanja koji su
dati u sledećoj tablici.
Tablica 1. Vrednosti koeficijenata
Koeficijenti
Cn
a
α
Vrednosti
0,4369582714384
0,1341658851947
-0,0654552756117
-0,0118735800185
0,0035662819083
0,0036509572965
0,0002645563842
-0,0012143163929
-0,0006000300568
0,0002881276592
0,6286630046151
Na taj način određena je funkcija preslikavanja data parametarskim
jednačinama oblika (3) koja neprekidno tačku po tačku preslikava pravougaonik
koji ograničava poprečni presek levog provodnika u jediničnu centralnu kružnicu u
w − ravni prikazan na Sl. 4.
Slika 4. Oblik levog pravougaonika.
Zatim se može odrediti položaj fiktivnih opterećenja u w − ravni wi , w j i
wk primenjujući gore opisani iterativni postupak (8). Na taj način dobija se
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
60
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
funkcija kompleksnog potencijala oblika (10) i odgovarajuće jačine električnog
polja oblika (13). Vrednosti jačine polja u karakterističnim tačkama A, B, C i D za
dimenzije voda a b = 2 , d a = 0,5 , r0 a = 0, 01 i podužna kapacitivnost, date
su u Tabelii 2. računate po metodu fiktivnih izvora i po MMFI.
Vrednost
Tabela 2. Izračunate vrednosti
M = 10
MFI
MMFI
M = 20
MFI
MMFI
M = 50
MFI
MMFI
EB E A
EC E A
3,7990
2,9477
3,0307
2,9487
2,7129
2,9494
1,2237
0,8462
0,9574
0,8353
0,8591
0,8312
ED E A
C′ ε
0,2199
0,1914
0,2181
0,1888
0,2206
0,1879
3,0395
3,0395
3,0596
3,0596
3,0641
3,0641
Na Sl. 5 prikazan je grafik normalizovane vrednosti električnog polja po
površini provodnika voda na osnovu rezultata iz Tabele 2.
Slika 5. Grafik jačine polja po površini provodnika.
Na osnovu prethodnih rezultata može se zaključiti da se stabilnija rešenja
za jačine polja dobijaju primenom MMFI pa je u tom pogledu on pogodniji od
MFI. To je naročito izraženo kod smanjenog rastojanja između provodnika jer tada
sve više dolazi do izražaja efekat blizine što se vidi u Tabeli 3. za dimemzije
a b = 2 , d a = 0, 05 , r0 a = 0, 01 .
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
61
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
EB
EA
EC
EA
ED
EA
C′ ε
MMFI
MFI
M = 100
MMFI
MFI
M = 50
MMFI
M = 20
MFI
Vrednost
Tabela 3. Izračunate vrednosti
1,2943
1,3670
1,2219
1,3353
1,3976
1,3977
0,0991
0,0959
0,0953
0,0957
0,1084
0,0960
0,0234
0,0213
0,0220
0,0212
0,0242
0,0213
13,370
13,370
13,321
13,321
13,373
13,373
Na Sl. 6. dat je grafik normalizovane vrednosti električnog polja po
površini provodnika voda za date dimenzije.
Slika 6. Grafik jačine polja po površini provodnika.
4. ZAKLJUČAK
Kako to prethodni rezultati pokazuju, za proračun podužne kapacitivnosti
dvožičnih vodova može se sa dovoljnom tačnošću koristiti MFI dok se za proračun
jačine polja kao metod koji daje stabilnije rezultate naročito u slučaju manjih
rastojanja između provodnika i oštrijih ivica preporučuje MMFI.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
62
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
5.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
LITERATURA
M. M. Dobričić, Približno konformno preslikavanje poligonalnih
oblasti, PES ′96, Maj 1996., Niš.
J. V. Surutka, Elektromagnetika, Građevinska knjiga, Beograd, 1978.
J. V. Surutka, D. M. Veličković: “Some Improvements of the Charge
Simulation Method for Computing Electrostatic Fields”, Bulletin
LXXIV de l’Academie Serbe des Scinces et des Arts, Class dess
Sciences techn., No.15, 1981, pp. 27-44.
D. M. Veličković, A. Veličković: “Approximate solution of
electrostatic problems”, STATICKA ELECTRINA, Krakov, October
1980. pp 7-16.
D. M. Veličković, Metodi za proračun elektrostatičkih polja, Stil,
Podvis, Niš, 1982.
Fuks B.A., {abat B.V., Funkcii kompleksnogo peremennogo
i nekotorxe ih prilo`eni\- M:FIZMATGIZ – 1959.
Mirolybov N.N., Kostenko M.B., Levin[tejn M.L.,
Tihodeev N.N.: Metodx rasč$ta &lektrostatičeskih polej,
Vis[a\ {kola, Moskva 1963
Veličković D.M., Numerički i približni metodi za rešavanje problema elektrostatike, Zbornik radova III jugoslovenskog savetovanja
o zaštiti od statičkog elektriciteta, oktobar 1978., Beograd.
W. V. Koppenfels, F. Stallmann, Praxis der konformen abbildung,
Springer-Verlag, Berlin, Gottingen, Heidelberg, 1959.
D. M. Veličković i saradnici, Zbirka rešenih ispitnih zadataka iz
elektromagnetike – Prvi deo, 2000.
M. M. Dobričić, Približno rešavanje elektrostatičkih problema
pomoću konformnih preslikavanja, ETRAN, Bukovička Banja, jun
2001.
D. M. Veličković, M. M. Dobričić, About conformal mapping of the
cylindrical conductors with polygonal cross-section, PES 01,
October 2001. Faculty of Electronic Engineering of Nis.
М. М. Добричић, О приближном нумеричком решевању
електростатичких
проблема
помоћу
конформних
пресликавања, магистарска теза, Електронски факултет, Ниш,
2001.
M. M. Dobričić, Numerical solving of isolated electrodes using
conform mapping, 6th International conference on applied
electromagnetics, PES 03, Jun 2003. Faculty of Electronic
Engineering of Nis.
M.M. Dobričić, Numeričko određivanje kompleksnog potencijala
dvožičnih vodova, ETRAN, Čačak 2004.
М. М. Добричић, Расподела потенцијала око двожичних водова
са посебним освртом на примену метода комплексних
потенцијала, докторска дисертација, Технички факултет, Чачак,
2008.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
63
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
PRIMENA STATISTIČKE KONTROLE KVALITETA
Petar Nikšić1
REZIME
U radu je prikazan primer primene metoda statističke kontrole, u procesnoj
kontroli metode distribucije frekvencija kada se rezultati prikazuju u rastućem ili
opadajučem nizu i u prijemnoj kontroli metode dvostrukog uzorkovanja za seriju od 3000
komada izabranog proizvoda.
Ključne reči: proizvod, statistička kontrola kvaliteta, procesna kontrola, metod
distribucije frekvencija, prijemna kontrola, merenje, uzorak, obrada rezultata.
APPLICATION OF THE STATISTICAL QUALITY CONTROL
ABSTRACT
In this paper is presented one example of the application of the statistical control,
in the process control of the frequency distribution method, when the results appear in a
increasing or a decreasing line, and in an entrance control method of a double sampling, for
a series of 3000 pieces of a selected product.
Key words: product, statistical quality control, production control, frequency
distribution method, entrance control, measuring, sample, result processing.
1. UVOD
Problematika kontrole kvaliteta postaje naročito složena u uslovima
masovne proizvodnje. Ta se problematika naročito ogleda u troškovima kontrole i
njenoj tačnosti. U savremenim proizvodnim uslovima kontrola ima izrazito
preventivni karakter. Sem toga, kontrola kvaliteta sada ima i projektantski karakter
u odnosu na kvalitet, tj. kvalitet proizvodnje se može unapred projektovatiplanirati, pre nego što proizvodnja uopšte i počne. Pomenuta nova uloga kontrole
kvaliteta ostvaruje se primenom matematičko–statističkih metoda. Rezultati se
analiziraju matematičkim postupcima.
Statističke metode zauzimaju istaknuto mesto u upravljanju kvalitetom.
Pri tome, odluke o kvalitetu proizvoda i procesa donose se na osnovu analize
podataka reprezentativnog uzorka.
Premа Studentоvој rаspodeli, verоvаtnоćа pоuzdаnih merenjа u
prоizvodnim prоcesimа, kreće se sа vrednоšću оd 95%, pri čemu јe brој merenjа
između 3 i 25. Pri većem brојu merenjа оd 30, kоristi se Gаusоvа (nоrmаlnа)
rаspоdelа merenih vrednоsti. Pоuzdаnim merenjem utvrđuјe se stаnje оstvаrenоg
kvаlitetа prоizvоdа, оdnоsnо kоlikо јe prоizvоd urаđen u grаnicаmа prоpisаne
tоlerаnciјe, i аkо su оdstupаnjа znаtnа, prоizvоdi se upućuјu nа dоrаdu ili se
оdbаcuјu kао prоizvоdi bez upоtrebnоg kvаlitetа (škаrt). Štа će se smаtrаti
1
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
64
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
prоizvоdоm bez upоtrebnоg kvаlitetа zаvisi оd širine pоljа dоzvоljenih оdstupаnjа
kаrаkteristikа prоizvоdа, mоgućnоsti tehnоlоškоg sistemа dа reаlizuјe
prојektоvаnu vrednоst kаrаkteristikа prоizvоdа i pоuzdаnоsti mernih sredstаvа
kојimа se prаte prоmene kаrаkteristikа prоizvоdа u prоizvоdnоm prоcesu.
2. PROCESNA KONTROLA PREČNIKA Ø24,25-0,1 ČAURA
U radu je prikazan primer primene statističke kontrole serije od 3000
komada čaura u procesnoj kontroli proizvođača i u prijemnoj kontroli kupca. Crtež
čaure i shema kontrolisanja su prikazani na slici 1.
d1
11
10
135,6 -0.3
30 -0.3
min12.5
2
4;5
7
d3
-0.1
-0.2
18
17
16
d2
2
50,3 +0.2
3.6+0.2
14
13
O29
O 27,4
-0.1
O 24,25
-0.1
18
17
16
15
15
14
14
13
13
12
11
12
11
10
9
10
9
8
7
8
7
6
5
4
3
6
5
4
3
Kom
Materijal
Poz.
Dimenzije
Tezina
Primedba
Veza sa
22 +0.04
0.05
Kontrolni èep
16
8
7
5
4
Kontrolnik ekscent.
23.65
3.6+0.2
Kontrolna raèva
Kontrolna raèva
Kontrolnik ekscent.
Kontrolnik dubine
Kontrolnik dužine
Kontrolnik visine
KVE1-133
KTKM-7585
KTKM-15839 46 011
KTKM-42873
KVB4-108
+0.2
135.6
-0.3
30
KTKM-19329
+0.15
14.5
-0.1
24.25
KTKM-21909 PTKM-55576
KRD4-150
-0.2
KRD4-111
27.4
-0.1
29
-0.236
27
M27x1
KRD4-110
KRD4-118
KAA-2-3026
KAP-7-101
M27x1/12,5min KTKM-42097 13 306
+0.3
KTKM-15837
24
Kontrolnik visine
Kontrolni èep
+0.05
Kontrolni èep
NAZIV KONTROLNIKA
Kom
KTKM-7586
KRE4-132
+0.1
0.05
+0.2
50.3
Kontrolna raèva
Kontrolna raèva
Kontrolna raèva
Kontrolna agra
NAZIV
KTKM-20507
-0.1
0.05
Kontrolnik dužine
Kontrolnik visine
Kontrolna raèva
2
2
1
1
1
II Red
III
I
MESTO KONTROLE
+0.05
O 22
O 23,65
dural
NAZIV
8
16
d3
0.05
d3
Poz.
1;18
0,5+0.1
14,5 +0.5
0.05
d2
9
3
12
15
17
d1
+0.3
O24
Materijal
KTKM-15836
22
Dimenzija
mera
Dimenzije
Oznaka i
broj
Tezina
Protivkont.
Primedba
Veza sa
Ima list. Kopija br.
1
Ima list. Kopija br.
1
List br. Datum
Kol Br.izmene
IZMENE
Konstruisao
Crtao
Razmera
FetahoviæAdmir
Kontrolisao
Odobrio
6
EKSCENTRIÈ NOST
M27x1
POTPIS
1
Datum
Kontrolisao
Odobrio
ÈAURA
Ostala veza
Zamenjen sa
Ozn.
Br.
stranica
9
Kol Br.izmene
IZMENE
Konstruisao
Crtao
1:1
Veza sa
Zamenjuju je
List br. Datum
Razmera
FetahoviæAdmir
POTPIS
Ozn.
stranica 11
Br.
Zamenjuju je
00001
1
ZA ÈAURU
Ostala veza
Zamenjen sa
Datum
Šema kontrolisanja
Veza sa
00003
Slika 1. Crtež čaure i shema kontrolisanja
Iz serije delova metodom slučajnog uzorka izabrane su 32 čaure radi
kontrole prečnika Ø24,25-0,1mm. Nakon merenja rezultati su prikazani tabelarno
prema redosledu merenja. Za obradu rezultata korišćen je metod intervalne
distribucije frekvencije (METOD GRUPISANJA- Metod pomoćne veličine C),
grupisanje je vršeno u 7 klasa. Rezultati merenja prema redosledu merenja
prikazani su u tabeli 1.
Tabela 1: Rezulatati merenja prečnika Ø24,25-0,1 mm
N
1
2
3
4
5
6
7
X
24.26
24.20
24.19
24.17
24.21
24.25
24.18
N
9
10
11
12
13
14
15
X
24.02
24.09
24.05
24.11
24.14
24.13
24.16
N
17
18
19
20
21
22
23
X
24.14
24.14
23.94
24.05
24.06
23.98
24.31
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
N
25
26
27
28
29
30
31
X
24.125
24.19
24.149
24.145
24.16
24.10
24.105
65
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
2.1. Histogram i poligon raspodele
U cilju preglednijeg oblikovanja i prikazivanja histograma i poligona
raspodele, posebno kod većeg broja rezultata, rezultati se grupišu u grupe – klase.
Raspon: R=Xmax – Xmin= 24,31 – 23,94 = 0,37 mm se deli u grupne
intervale – klase.
Ako se usvoji K=7 klasa širina klase je: D= R/k = 0,37/7 = 0,37/7 = 0,0528
≈ 0,053mm
tako da je donja granica prve klase: Dld = Xmin – 5•10- (3+1)=23,94 – 0,0005
= 23,9395 mm
dok je gornja: Dlg= Dld+d = 23,9395 + 0,053 = 23,9925 mm.
Rezultati merenja grupisani u klase dati su u tabeli 2, a histogram i
dijagram raspodele na slici 2.
Tabela 2. Rezulatati merenja grupisani u klase
Red.
Broj
1
2
3
4
5
6
7
Grupni interval –
klase
23,9395-23,9925
23,9925-24,0455
24,0455-24,0985
24,0985-24,1515
24,1515-24,2045
24,2045-24,2575
24,2575-24,3105
fi
Sredina
intervala, Xi
23,966
24,019
24,072
24,125
24,178
24,231
24,284
ZBIR
Raboš
Frekvencije, fi
//
//
/////
///// ///// /
///// ///
//
//
2
2
5
11
8
2
2
32
fi
Slika 2: Histogram i poligon raspodele rezultata merenja
2.2. Proračun parametara raspodele
Za proračun parametara raspodele grupisanih rezultata merenja izrađuje se
dopunska tabela (tabela 3) koja sadrži osnovne elemente proračuna. Polazna
veličina je rezultat sa najvećom frekvencijom pojavljivanja (c=024,125 mm).
Osnovni parametri raspodele su:
*srednja aritmetička vrednost:
X =C+
d k
0,053
0,053
⋅ ∑ b1 ⋅ f i = 24,125 +
⋅ (− 6 + (−4) + (−5) + 0 + 8 + 4 + 6 ) = 24,125 +
⋅ 3 = 24,1299mm
n i =1
32
32
X ≈ 24,13mm
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
66
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
*standardna devijacija
⎛1
k
⎝n
i =1
⎛1
⎝n
k
2
⎞ ⎞
i =1
⎠ ⎠
2
⎛1
⎛1 ⎞ ⎞
⋅ 65 − ⎜ ⋅ 3 ⎟ ⎟ = 0,053 ⋅
⎝ 32 ⎠ ⎟⎠
⎝ 32
σ = d ⋅ ⎜ ⋅ ∑ bi2 ⋅ fi − ⎜ ⋅ ∑ bi ⋅ fi ⎟ ⎟ = 0,053 ⋅ ⎜
⎜
⎜
⎟
( 2,0312 − 0,0087) =
0,053 ⋅ 2,0225 = 0,053 ⋅1, 4221 = 0,0753mm
Tabela 3. Elementi proračuna parametara raspodele
Redni
broj
1
2
3
4
5
6
7
Sredina
intervala
Xi
23,966
24,019
24,072
24,125
24,178
24,231
24,284
fi
bi= (Xi – C)/d
bi ⋅ f i
bi2 ⋅ f i
2
2
5
11
8
2
2
-3
-2
-1
0
1
2
3
-6
-4
-5
0
8
4
6
18
8
5
0
8
8
18
3
65
ZBIR
C=24,125 mm - najveća frekvencija, d=0,053mm
2.3. Proračun parametara raspodele
Propisana tolerancija se izračunava na osnovu konstruktivne
dokumentacije definisanih odstupanja: T=Xg – Xd = 0-(-0,1) = 0+0,1=0,10 mm
Prirodna tolerancija karakteriše mogućnosti procesa obrade (mašine) i
predstavlja meru rasipanja dimenzija: T= 6 ּσ = 6 ּ0,0753 = 0,4518 mm.
d) Procenat usaglašenih i neusaglašenih delova
• Tačno obrađeni (usaglašeni) delovi:
Pt=Φ(u2) – Φ(u1)
u1= (24,15 – 24,125)/0,0753 =0,3320
u2=(24,25 – 24,125)/0,0753= 1,6600
dok su iz tabele P1.2. Prilog1 za Nominalnu raspodelu određene vrednosti
Laplasovih integrala:
Φ(u2)= Φ(1,66)=0,951543
Φ(u1)= Φ(0,33)=0,629300
• Procenat neusaglašenih delova
Pt= Φ(u2) – Φ(u1) = 0,951543 – 0,629300 =0,3222 = 32,22%
Pn= (1-Pt) ּ100= 100-Pt = 100 – 32,22=67,78%
Ko je data mera spoljašnja tada procenat delova za doradu iznosi:
Pd=1 – Φ(u2) = 1 – 0,951543 =0,0484 ≈ 4,84%
Dok je procenat škarta delova: Pš= Φ(u1)=0,629300 ≈62,93%.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
67
3. PRIJEMNA KONTROLA UNUTRAŠNJEG PREČNIKA ČAURA
Uslоvi prihvаtаnjа (preuzimаnjа) pаrtiја prоizvedenih prоizvоdа оdređuјu
se nа оsnоvu plаnоvа о prihvаtljivоm nivоu оstvаrenоg kvаlitetа, pregledоm
reprezentаtivnih uzоrаkа prоizvоdа, nа оsnоvu čiјeg se kvаlitetа оcenjuјe kvаlitet
pаrtiјe prоizvоdа iz kојe јe uzоrаk uzet. Uzоrаk se sаstојi оd јedne ili više јedinicа,
uzetih iz neke pаrtiјe, ne gledајući kаkvоg su kvаlitetа,ili nа neke druge pоkаzаtelje
te pаrtiјe prоizvоdа. Brоj јedinicа prоizvоdа predstаvljа veličinu uzоrkа čiјi se
kvаlitet detаljnо utvrđuјe. Primenа kоntrоle kvаlitetа prоizvоdа nа оsnоvu
оdаbrаnоg uzоrkа kоd mаsоvne i seriјske prоizvоdnje, vrši se u sаglаsnоsti sа
utvrđenim prаvilimа primene stаtističke kоntrоle kvаlitetа, kоја su definisаnа
stаndаrdоm SRPS А.А2. 021 i ekоnоmski јe оprаvdаnа, јer su trоškоvi kоntrоle
kvаlitetа prоizvоdа izvedene nа оvај nаčin, mnоgоstrukо niži оd trоškоvа
stоprоcentne kоntrоle kvаlitetа prоizvоdа.
Iz mаse prоizvоdа kојe trebа primiti, kао prоizvоde sа оstvаrenim
kvаlitetоm, bliskim prојektоvаnоm, kојi imа upоtrebnu vrednоst, birа se uzоrаk, pа
se nа оsnоvu utvrđenоg kvаlitetа uzetоg uzоrkа, dоnоsi оdlukа о оstvаrenоm
kvаlitetu celоkupne pаrtiјe prоizvоdа u mаsi ili seriјi prоizvоdа, kојu trebа primiti
ili оdbаciti, ili uputiti nа stоprоcentnu kоntrоlu kvаlitetа tаkvih prоizvоdа. Uzоrаk
se birа tаkо štо svаkа јedinicа prоizvоdа u pоsmаtrаnој pаrtiјi imа istu verоvаtnоću
dа bude izаbrаnа u uzоrаk, čiјi će se kvаlitet detаljnо utvrđivаti. Оvаkо izаbrаn
uzоrаk zа utvrđivаnje оstvаrenоg kvаlitetа, nаzivа se slučајnim uzоrkоm.
Pri prijemnoj kontroli vršena su merenja unutrašnjeg prečnika Ø22,25+0,05.
Korišćen je opšti obim kontrolisanja II po SRPS N.NO.029, za plan dvostrukog
uzimanja uzoraka i prihvatljiv nivo kvaliteta AQL=1,0 koji je definisan
konstruktivnom dokumentacijom.
Plan DVОSTRUKОG uzimanja uzoraka, primenjuje se kаdа brој јedinicа
uzоrkа kојi se kоntrоliše оdgоvаrа prvој veličini uzоrkа kојi јe dаt plаnоm.
Ukоlikо јe brој јedinicа prоizvоdа bez upоtrebnоg kvаlitetа, prоnаđen u prvоm
uzоrku, јednаk ili mаnji оd prvоg prihvаtljivоg brоја, pаrtiја prоizvоdа iz kојe јe
uzet uzоrаk smаtrа se prihvаćenоm. Аkо јe brој јedinicа prоizvоdа bez оstvаrenоg
upоtrebnоg kvаlitetа, prоnаđen u prvоm uzоrku, јednаk ili veći оd prvоg brоја zа
оdbаcivаnje, pаrtiја prоizvоdа iz kојe јe uzet uzоrаk se оdbаcuјe.
Ukоlikо јe brој јedinicа prоizvоdа bez upоtrebnоg kvаlitetа, prоnаđen u
prvоm uzоrku, između prvоg brоја zа prihvаtаnje i prvоg brоја zа оdbаcivаnje,
uzimа se drugi uzоrаk, čiја јe veličinа оdređenа plаnоm, а pоtоm se vrši kоntrоlа
оstvаrenоg kvаlitetа оvоg uzоrkа јedinicа prоizvоdа. Brој јedinicа prоizvоdа bez
upоtrebnоg kvаlitetа, kојi se prоnаđu u prvоm i drugоm kоntrоlisаnju (u prvоm i
drugоm uzоrku) sаberu se i upоređuјu sа drugim grаničnim brојem zа prihvаtаnje
pаrtiјe prоizvоdа. Аkо јe ukupаn brој јedinicа prоizvоdа bez upоtrebnоg kvаlitetа
u оbа uzоrkа јednаk drugоm grаničnоm brојu zа prihvаtаnje, ili mаnji оd njegа,
pаrtiја prоizvоdа iz kојe su uzeti uzоrci se prihvаtа. Ukоlikо јe ukupаn brој
јedinicа prоizvоdа bez upоtrebnоg kvаlitetа u оbа pregledа, јednаk drugоm
grаničnоm brојu zа prihvаtаnje ili veći оd njegа, pаrtiја prоizvоdа iz kојe su uzeti
ispitivаni uzоrci se оdbаcuјe.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
68
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
PREGLED I-UZORKA ОD
n1 PROIZVODA
AKO JE BROJ PROIZVODA SА
MANAMA U I- UZORKU
PRELAZI S1 АLI
NE PRELAZI S2
NE PRELAZI S1
PRELAZI S1
PREGLED II-UZORKA
ОD n2 PROIZVODA
АКО UKUPAN BROJ
PROIZVODA SA MANAMA
U OBA UZORKA
NE PRELAZI S2
PRELAZI S2
PARTIJA PROIZVODA
SE PRIMA
PARTIJA PROIZVODA
SE NE PRIMA
Slika 3: Pоstupаk dvоstrukоg uzimаnjа uzоrkа
Iz tabele „Slovne oznake za veličinu uzorka“ SRPS N. N0.029, na bazi
veličine partije od 3000 komada i za opšti obim kontrolisanja II biramo slovnu
oznaku K. Iz tabele 3-C „Plan dvostrukog uzimanja uzorka za pooštreno
kontrolisanje“ SRPS N. N0. 029, za izabranu slovnu oznaku veličine uzorka,
izabiramo veličinu oba uzorka po 32 komada i za prihvatljiv nivo kvaliteta
AQL=1,0 određujemo AC-broj komada za prihvatanje i Re-broj komada za
odbacivanje uzoraka. Za prvi uzorak je Ac=0 i Re=4, a za drugi uzorak je Ac=1 i
Re=5. Metodom slučajnog izbora izabiramo komade i vršimo merenje, a rezultati
su prikazani u tabelama 4 i 5.
Tabela 4. Rezultati merenja unutrašnjeg prečnika Ø22+0,05 –uzorak I
Br.
Indexa
1
2
3
4
5
6
7
8
Izmerena
vrednost
21.924
21.994
21.981
21.999
21.962
21.932
21.558
21
Br.indexa
9
10
11
12
13
14
15
16
Izmerena
vrednost
21.966
21.952
221.928
21.934
21.924
21.944
21.924
221.934
Br.indexa
17
18
19
20
21
22
23
24
Izmerena
vrednost
22.034
22.050
22.058
22.042
22.04
22.058
22.052
22.048
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Br.indexa
25
26
27
28
29
30
31
32
Izmerena
vrednost
22.034
22.051
22.042
22.040
22.058
22.058
22.064
22.022
69
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Tabela 5. Rezultati merenja unutrašnjeg prečnika Ø22+0,05 –uzorak II
Br.indexa
33
34
35
36
37
38
39
40
Izmerena
vrednost
22.032
21.984
21.960
22.021
21.973
21.962
22.041
21.966
Br.indexa
41
42
43
44
45
46
47
48
Izmerena
vrednost
21.905
21.932
21.988
21.944
21.944
21.944
21.990
21.903
Br.indexa
49
50
51
52
53
54
55
56
Izmerena
vrednost
22.043
22.045
22.02
22.024
22.03
22.018
22.036
22.028
Br.indexa
57
58
59
60
61
62
63
64
Izmerena
vrednost
22.044
22.030
22.034
22.042
22.036
22.004
21.988
22.038
Na osnovu broja komada čije vrednosti prečnika nisu u granicama
tolerancije iz oba uzorka doneti zaključak o prihvatanju partije dobijene od
kooperanta.
Pošto u prvom uzorku merenja imamo 21 vrednost prečnika koja nije u
granicama tolerancije, partija proizvoda se ne prima, i reklamira kooperantu po
zapisniku o izvršenoj kontroli.
4. ZAKLJUČAK
Statističke ili SPC (Statistical Process Control - statistički kontrolisan
proces) metode kontrole su skup metoda i tehnika: prikupljanja, organizovanja,
analize, tumačenja i prezentacije podataka o masovnoj pojavi. Prikupljanje
podataka o masovnoj pojavi se nikako ne izvodi sa ciljem „gašenja požara“, već
rešavanja problema na bazi relevantnih, stvamih i tačnih podataka. Osnovu
primene metoda čine četiri pravila: nikako proces bez izdvajanja podataka; nikako
izdvajanje podataka bez analize; nikako analiza bez odluke i nikako odluka bez
korektivnih mera koje znače unapređenje procesa.
Prema standardima sistema upravljanja kvalitetom (standardima QMS), ne
zanemarujući navedene razloge, osnovni razlozi primene statističkih metoda i
tehnika su: analiza procesa, održavanje-monitoring procesa i unapređivanje
procesa. Statističko praćenje ostvarenog nivoa kvaliteta proizvoda i usluga, u svim
fazama procesa izrade proizvoda/davanja usluge, obezbeđuje: prelazak sa
inspekcije (otkrivanje greška) na prevenciju kvaliteta; sistemsko i sistematsko
unapređenje nivoa kvaliteta proizvoda i usluga i planiranje proizvodnje sa nultom
greškom.
Statističke metode, samostalno ili u kombinaciji dve i/ili više metoda,
obezbeđuju: sistematsko praćenje i pregledno prikazivanje podataka vezanih za
ostvareni nivo kvaliteta proizvoda u svim fazama; brz uvid u opšte stanje kvaliteta
proizvoda i usluga, posebno u slučajevima donošenja značajnih odluka; statističko
praćenje i verifikovanje sposobnosti proteklog i tekućeg tehnološkog i proizvodnog
procesa; statističko praćenje i verifikovanje prihvatljivosti kvaliteta isporuka
proizvoda; statističko praćenje i verifikovanje prihvatljivosti dostignutog nivoa
kvaliteta finalnih proizvoda ili isporučenih proizvoda, delova, materijala;
praćenje, analizu i proučavanje neusaglašenosti; praćenje, analizu i verifikovanje
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
70
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
prihvatljivosti metoda i postupaka ispitivanja proizvoda i kontrole kvaliteta
proizvoda; istraživanja u cilju otkrivanja uzroka pojave nedovoljnog nivoa
kvaliteta i uvođenja projekata unapređenja kvaliteta proizvoda i usluga i planiranja
proizvodnje sa nultom greškom. Najčešće primenjivane metode statističke kontrole
su metode: krivih rasporeda frekvencija (dijagrama rasipanja) – za pregledno
prikazivanje podataka i rezultata, ocenu kvaliteta izrade serije proizvoda,
sposobnosti procesa i proizvodne opreme, kao i brz uvid u opšte stanje pri
donošenju odluka; kontrolnih karata – za ocenu prethodnih tehnoloških procesa,
praćenje tekućeg (aktivnog) procesa i praćenje isporuka proizvoda i planova
prijema – za kontrolisanje i ocenjivanje gotovih i isporučenih proizvoda i
prijemno kontrolisanje nabavljenih proizvoda i materijala.
5.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
LITERATURA
Barišić R., Savremena tehnička kontrola proizvodnje, Tehnička
knjiga, Beograd,
1974.
Lazić M., Statističke metode i tehnike – STM, Centar za kvalitet
Mašinskog fakulteta u Kragujevcu, Kragujevac, 1999.
Nikšić P., Upravljanje kvalitetom, VŠTSS, Čačak, 2008.
Nikšić P., Eksperimentalna merenja, predavanja na specijalističkim
Studijama, VŠTSS, Čačak, 2010.
Perović J. M. Menadžment, informatika, kvalitet, Mašinski fakultet,
Kragujevac, 2003.
Oakland J. S., Statistical Process Control, Fifth Edition, Butterworth
Heinemann, 2003.
Stanić J., Upravljanje kvalitetom proizvoda metodi I, Mašinski
fakultet, Beograd,1989.
Vukadinović S., Elementi teorije verovatnoće i matematičke
statistike, Privredni pregled, Bgd, 1991.
Standardi: ISO 9001, SRPS N.N0.029, SRPS A.AO.021, MIL STD 105, MIL – STD 414
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
71
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
ANALIZA STRUKTURNIH PROMENA KOD ZAVARIVANJA
TRENJEM RAZNORODNIH ČELIKA
Radovan Ćirić1
REZIME
Korišćenjem metoda optičke mikroskopije, SEM i EDS analize izvršena su
ispitivanja strukture, kao i analiza faznog i hemijskog sastava, kod trenjem zavarenih
spojeva brzoreznog čelika Č7680 sa ugljeničnim čelikom za poboljšanje Č1730.
Ključne reči: zavarivanje trenjem, brzorezni čelik, čelik za poboljšanje.
ANALYSIS OF THE STRUCTURAL CHANGES IN
FRICTION WELDING OF THE HETEROGENEOUS STEELS
ABSTRACT
By using the metod of the optical microscopy and SEM and EDS analyses, have
been dealth with the inspection of the structure, as well as the analysis of the phase and
chemical composition with the friction welded joints of the highspeed steal Č7680, with
Q+T steel,HS steel.
Key words: friction welding, HS steel, Q+T steel.
1. UVOD
Proces rotacionog zavarivanja trenjem sa kontinualnim pogonom (ZT),
sl.1., se odvija kroz sledećih pet faza [1; 2]: I – početnog trenja, II – nestabilnog
trenja, III – stabilnog trenja, tzv. “kvazistacionirana” faza, IV – kočenja i V –
sabijanja-prokivanja. Osnovni parametri procesa ZT u fazi trenja su: pritisak trenja
Pt (Mpa), vreme trenja Vt (s) i broj obrta n (u eksperimentu n=const=2850 min-1).
Parametri u fazi sabijanja-prokivanja su: pritisak sabijanja Ps (Mpa) i vreme
sabijanja Vs (s).
1
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
72
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Slika 1: Šematski prikaz modela procesa rotacionog zavarivanja trenjem sa kontinualnim
pogonom u fazi trenja (a) i fazi sabijanja-prokivanja (b)
Faza stabilnog trenja (faza III) počinje kada se sloj velike plastičnosti i
male čvrstoće proširi po celoj površi trenja. Plastičnu deformaciju u ovoj fazi
karakteriše prelaz sa plastične deformacije po većoj dubini na deformaciju tankih
površinskih slojeva osnovnih metala (OM), pri čemu se delovi smiču u stanju
neprekidne plastične deformacije. Smatra se da se u ovoj fazi uspostavlja razmena
toplote koju karakteriše dinamička toplotna ravnoteža između količine razvijene
toplote i toplote predate u OM i okolinu. Zbog velike plastične deformacije, tj .
poliranja tankih kontaktnih slojeva, u ravni trenja se postižu maksimalne
temperature, pa dolazi do smanjenja koeficijenta trenja i momenta trenja na donji
konstantni nivo i intenziviranja započetih difuzionih procesa, ali se pri tome
ograničavaju uslovi za mešanje čestica oba OM [3]. Saglasno [4] u ovoj fazi na
površini trenja se ne formira film istopljenog metala, izuzev u slučajevima kada se
zavaruju OM koji stvaraju niskotopljive intermetalne faze. Međutim, prema [4-6] u
ovoj fazi u neposrednoj blizini ravni trenja se formira sloj metala u viskoznom
stanju čiji oblik, veličina i putanja strujanja čestica (slojeva) metala do sada nisu
dovoljno kvalitativno ni kvantitativno opisani.
Cilj ovog rada je da se na bazi ispitivanja mikrostrukturnih promena i
promena faznog i hemijskog sastava u oblasti trenjem zavarenih spojeva
brzoreznog čelika sa čelikom za poboljšanje, izvrši analiza nekih od pojava do
kojih dolazi u trećoj fazi trenja procesa ZT i utvrdi veza između parametara
procesa i mikrostrukture.
2. ISPITIVANJE STRUKTURE, FAZNOG I HEMIJSKOG
SASTAVA
Za zavarivanje su korišćeni brzorezni čelik i ugljenični čelik za poboljšanje
Č1730 u obliku šipki prečnika 10 mm.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
73
Osnovni materijali su međusobno zavareni postupkom rotacionog
zavarivanja trenjem sa kontinualnim pogonom (ZT), sl. 1.
Ispitivanje strukture trenjem zavarenih spojeva izvršeno je na Scanning
elektronskom mikroskopu tip „JSM-5300” (proizvođač „Jeol” – Japan), a
ispitivanje hemijskog sastava na istom mikroskopu uz korišćenje uređaja za Energy
disp. Spectr (EDS) analizu tip „Link – DX 2000” (proizvođač „Oxford inst”,
England). Ispitivani uzorci prečnika 10 mm su prethodno čeono zavareni trenjem
po režimu: Pt=80 Mpa, Vt=15 s, n=2850 min-1, bez prokivanja.
Na bazi obimnih preliminarnih ispitivanja i praćenja fenomena do kojih
dolazi u fazi trenja procesa ZT, ispitivane su određene pojave u karakterističnim
zonama, saglasno fizičkom modelu datom na sl. 2.
Slika 2: Šematski prikaz karakterističnih zona u blizini ravni trenja u III fazi trenja procesa
ZT Č7680 sa Č1730: 1 – viskozni sloj, 2 – karbidni sloj (δ=0,001-0,006 mm)
formiran uz ravan trenja, 3 – sloj Č7680 navaren na Č1730, 4 – zona mešanja Č7680 i Č1730
2.1. Ispitivanje strukture i faznog sastava metodom optičke
mikroskopije
U eksperimentu je, sa ciljem analize mikrostrukture navarenog spoja (3 na
sl. 2), praćena promena oblika i veličine sloja Č7680 navarenog u fazi trenja
procesa ZT na Č1730 u funkciji od vremena trenja. Probni uzorci su ZT po režimu
Pt = 80 Mpa, n = 2850 min-1, Vt = 1,5 do 17 s, pri čemu su uzorci posle odabranog
vremena trenja razdvajani, bez prokivanja. Utvrđeno je da već u početnoj fazi
trenja, usled kidanja mikrozavarenih spojeva između OM sa različitim toplotnofizičkim osobinama, dolazi do navarivanja Č7680 na Č1730 u ravni trenja i na
Č1730 istisnutom van spoja i par trenja postaje Č7680, sl. 3. Pri tome je najveća
debljina navarenog sloja izmerena u centralnom delu šipke (pri Vt ≈13 s) i ista
verovatno predstavlja maksimalno moguću debljinu navarenog spoja za korišćene
OM, dimenzije uzoraka i režim ZT; debljina spoja se smanjuje sa približavanjem
obimu šipke i najmanja je na metalu istisnutom van zone spoja.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
74
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Slika 3: Mikrostruktura sloja Č7680 navarenog u fazi trenja na Č1730 pa istisnutog van
ravni trenja, 200x
Metalografskim ispitivanjem utvrđeno je da se u fazi trenja procesa ZT u
sloju Č7680 navarenom na Č1730 formira zona u kojoj dolazi do mešanja čestica
oba OM sa većim ili manjim stepenom homogenizacije, zona 4 na sl. 2. Pomenuta
zona se, pri primenjenom broju obrtaja n=2850 min-1 i pritisku trenja Pt = 80 Mpa,
uglavnom javlja u centralnom delu šipke. Odlikuje se hemijskom i mehaničkom
nehomogenošću u odnosu na OM i predstavlja oblast sa slabijim mehaničkim
osobinama u odnosu na OM [7]. Na sl. 4 je prikazana mikrostruktura čestica Č7680
i Č1730 izmešanih u toku faze trenja procesa ZT usled pretežno laminarnog i
lokalnog turbulentnog kretanja.
a)
b)
Slika 4: Mikrostruktura čestica Č7680 i Č1730 izmešanih u toku faze trenja procesa ZT
usled pretežno laminarnog (a) i lokalnog turbulentnog kretanja (b)
Mikrostrukturu Č7680 u kaljenom stanju u zoni mešanja karakteriše
veoma krupnozrnasta struktura u prvim redovima zrna do Č1730, sl. 5. Kod
uzoraka ZT sa Vt=4-15 s u toj oblasti preovlađuje zrno SG 5-6, ali se posle Vt=15 s
pojavljuje i zrno veličine SG 2. Najgrublje zrno se javlja kod spojeva zavarivanih
sa predugim Vt i kod slabo prokivanih uzoraka. Pojavi grubog zrna je pogodovalo
previsoko rastvaranje karbidne faze, kao i umanjenje legiranosti čvrstog rastvora
austenita do samog spoja, zbog mešanja čestica oba OM. Pretpostavku o uticaju
mešanja čestica oba OM potvrđuje i činjenica da se grubo zrno najčešće javlja na
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
75
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
mestima oštrog međusobnog zadiranja čestica oba OM, sl. 5. Krupno zrno može
biti i posledica deformacije ovih zona u toku ZT sa kritičnim stepenom [8].
Slika 5: Karakteristični oblici pojave grubog zrna u Č7680 do spoja sa Č1730; kaljeno
(trostepeno predgrevanje) sa 1473 K u rastopu soli na 833 K; 500x
Saglasno [4,5,6,9] u toku III faze trenja procesa ZT sa obe strane ravni
trenja može se formirati sloj metala u viskoznom stanju (1 na sl. 2). Posle III faze
trenja i hlađenja na mirnom vazduhu (očvršćavanja i transformacija u čvrstom
stanju) isti se pokazuje kao uski sloj određene širine sa obe strane ravni trenja sa
nešto krupnijim kristalnim zrnom u odnosu na susedne slojeve i nižim sadržajem
karbidne faze.
Viskozni sloj je, pogotovu u centralnoj oblasti šipke, podeljen jasno
izraženom ravni trenja tj. Rotacionom ravni, na dva dela, sl. 6.
a)
b)
Slika 6: Mikrostruktura viskoznog sloja kod trenjem zavarenog sloja Č7680 sa Č1730.
Režim ZT: Pt=80 Mpa, Vt=15 s, n=2850 min-1, bez sabijanja. Hlađenje na mirnom
vazduhu. Rastojanje od ose šipke φ10 mm (ose rotacije): a – osa rotacije; b – 1250μm;
Karakteristična pojava kod ovih OM je povećanje udela karbidne faze u
pokretnoj ravni trenja (rotacionoj ravni) između sloja Č7680 navarenog na Č1730 i
Č7680 (2 na sl. 2).
Karbidni sloj se formira u fazi trenja usled skretanja karbidnih linija u
polaznom Č7680 za ugao od oko 900 i zgušnjavanja istih u ravni trenja, sl. 7. Ovaj
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
76
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
sloj predstavlja asimptotsku ravan kojoj u beskonačnosti teže karbidne linije.
Karbidni sloj se na poprečnom prelomu uzoraka pokazuje u obliku sjajnih
koncentričnih prstenova.
Slika 7: Nastanak karbidnog sloja u ravni trenja
u procesu ZT; Stanje: ZT po meko žareno, 200 x
Uporedo sa procesom formiranja karbidnog sloja u ravni trenja u toku faze
trenja procesa ZT Č7680 sa Č1730 dolazi do promene udela, orijentacije i oblika
karbidne faze u blizini ravni trenja.
Fenomen promene orijentacije karbidne faze u Č7680 zasniva se, kao što je
već navedeno, na laminarnom tečenju karbidnih traka, koje sa približavanjem ravni
trenja menjaju ugao kretanja (skreću), dostižući u ravni trenja ugao skretanja od
oko 900, sl. 7. Pri tome se karbidi sa približavanjem ravni trenja većim delom
postavljaju pljoštimice prema ravni trenja, tj. Takođe skreću za ugao od oko 900.
Karbidi prisutni u zoni mešanja i u sloju Č7680 navarenom na Č1730 u
procesu tople plastične deformacije sa visokim stepenom deformacije (znatno iznad
stepena ε = 1,51 izmerenog na udaljenju 0.5 mm od ravni trenja [6]) su zajedno sa
čvrstim rastvorom izloženi kretanju i radijalnom istiskivanju u ravni trenja i u blizini
ravni trenja. U tim uslovima karbidi se uglavnom orijentišu paralelno ravni trenja
(spoju).
Udeo, veličina i raspored karbidnih čestica utiče na karakter procesa
strujanja visokoplastičnog i viskoznog metala u karakterističnim zonama. Pri tome,
nerastvoreni karbidi, kao čvrste čestice u čvrsto-tečnom metalu (u viskoznom
sloju) i visokoplastičnim zonama (van viskoznog sloja), mogu imati značajan uticaj
na karakter strujanja metala u toku procesa ZT, a time i na osobine zavarenih
spojeva. Sa druge strane primenjeni termodeformacioni uslovi izrazito utiču na
pojave rastvaranja i mogućih mehaničkih razaranja (lomljenja i čupanja) karbidne
faze i dr.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
77
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
2.2. Ispitivanje strukture i sastava metodama elektronske mikroskopije
u EDS analize
Cilj ispitivanja je bio da se izvrši karakterizacija određenih pojava u ravni
trenja i neposredno uz istu. Ispitivanjem na Scanning elektronskom mikroskopu tip
„JSM-5300” potvrđeno je da se viskozni sloj određene širine formira sa obe strane
ravni trenja i da u istom dolazi do kretanja viskozne mase metala i čvrstih
karbidnih čestica po složenoj putanji. Na osnovu njegovog izgleda posle
očvršćavanja, sl. 8., zapaža se da je u toj fazi procesa metal bio u čvrsto-tečnom
(viskoznom stanju) sa relativno malom viskoznošću. Na sl. 9 je prikazana pojava
zadržavanja čvrste karbidne čestice u viskoznom (lepljivom) sloju metala do koje
je došlo u trećoj fazi trenja procesa ZT.
Slika 8: Struktura trenjem zavarenog spoja u
oblasti ravni trenja, 1500 x
Slika 9: Karbidna čestica zarobljena u
viskoznom sloju u ravni trenja, 7500x
Metodom EDS izvršena je analiza sastava metala u ravni trenja (viskoznom
sloju) i zoni mešanja oba OM u oblasti udaljenoj 1 mm od ose šipke (ose rotacije).
Rezultati EDS analiza dati su na sl. 10 i 11.
Slika 10: EDS spektar metala u ravni trenja.
Slika 11: EDS spektar zone mešanja čestica
Č7680 i Č1730
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
78
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Rezultati EDS analize pokazuju da viskozni sloj (ravan trenja) sadrže iste
legirajuće elemente kao i legirani OM (Č7680), dok se hemijski sastav zone
mešanja može razlikovati od jedne do druge merne tačke, i u pojedinim mernim
tačkama ukazuje na znatan udeo Č1730 u metalnoj osnovi te zone.
3. ZAKLJUČAK
Na bazi ispitivanja i analiza, korišćenjem metoda optičke i elektronske
mikroskopije i EDS-analize, utvrđene su izrazite kvalitativne i kvantitativne razlike
u mikrostrukturi, faznom i hemijskom sastavu u karakterističnim zonama u oblasti
ravni trenja (viskoznog sloja), a koje izrazito zavise od parametara procesa i
odlučujuće utiču na osobine zavarenih spojeva ovih čelika.
Navedeni rezultati omogućavaju objašnjenje nekih od složenih pojava do
kojih dolazi u procesu ZT, a pre svega u trećoj fazi procesa ZT.
4.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
LITERATURA
V. I. Vilj: “Svarka metalov treniem”, Mašinostroenie, Moskva,
1970.
G. Dennin: „Optimierung von Einstellwerten fur das Reibschweissen
mit kontinuerlichem Antrieb“, Fachinformation von KUKA –
Augsburg, Nr. 32/1979.
I.O. Khazanov i dr.: “Structure and properties o friction welded
joints produced under superplasticity conditions in R6M5 steel”,
Welding International (Abington), 11/1997, p. 64-66.
N. I. Fomičev, K. P. Imšenik: Vlijanie promežutočnoga sloja
obrazujušćegosja pri svarke treniem bistrorežyšćegosja stalej s
konstrukcionimi na pročnost soedinenija. SP 2/1981.
G. J. Benzsak and T. H. North: “Modelling of Viskosity and Fluid
Dynamics in Similar Friction Joints”, Trans. JWRI, Vol. 25(1996),
No.2.
R. Ćirić, S. Čantrak, K. Raić, Analysis of the mechanism of joining
and formation of viscous layer in friction stir welding, Int. Paton
Welding Journal, December 2004., p. 16-25.
H. Horn und a.: „Untersuchungen zum Bindemechanismus
reibgeschweisster
Wolframshartmetall-Stall-Verbirdungen“,
Schweissen+Schneichen, 10/1987, s. 513-516.
J.P. Egorov, I.O. Hazanov, Rekristalizacija deformirovanoga
avstenita bistrorežušćej stali R6M5, MiTOM, 8(1982).
R. Ćirić, S. Čantrak, K. Raić,R. Rudolf, I. Anžel, Distribution of
carbide phase in the viscoplastic layer during the rotational frictionwelding various steels, Journal Metals and Materials International,
Vol 15, No.5, October 2009., p. 831-841.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
79
METODOLOGIJA IZRADE DELOVA
NA MAŠINI WATER JET
Petar Nikšić,1 Anđelija Mitrović1
REZIME
U radu je kroz jedan primer objašnjena metodologija izrade delova na mašini
water jet u preduzeću Slovas u Čačku. Detaljno su objašnjene aktivnosti počev od dobijanja
zahteva kupca do izrade serije delova.
Ključne reči: water jet, Bysoft.
THE METHODOLOGY OF MAKING PARTS
ON WATER JET MACHINE
ABSTRACT
This paper presents the methodology for making parts of the water jet machine in
the company Slovas in Cacak. Details are explained by the activities ranging from customer
request to obtain a series of production parts.
Key words: water jet, Bysoft.
1. TEHNIČKE MOGUĆNOSTI WATER JET-a
Tehnologija sečenja vodenim mlazom namenjena je za sečenje metala,
plastike, stakla, mermera, materijala osetljivih na toplotu, teško obradivih
materijala, gume, kože, plute, kompozitnih materijala i drugih.
Radni sto mašine water jet tipa Byjet 6030 firme Bystronic je 2000 x 4000
mm i na njemu se može vršiti sečenje materijala do 380 mm debljine. Sečenje se
vrši pod pritiskom vodenog mlaza pomešanog sa abrazivnim sredstvom (prosejan i
obrađen pesak). Pritisak je 4160 bara, a utrošak abrazivnog sredstva 400 g/min.
Mlaz izbija kroz diznu koja se nalazi na dnu glave za sečenje, a sužavanje mlaza
vrši dijamant koji se nalazi u glavi, zatim ga šalje u deo koji meša vodu sa peskom
(mešač) i prosleđuje ga dalje kroz diznu. Ako se sečenje vrši sa dve glave kroz koje
izbija mlaz, najmanje rastojanje između glava je 360 mm, a najveće 1200 mm.
Kapacitet silosa za abraziv je 400 kg, a ta količina je dovoljna za 16h kontinualnog
rada sa jednom glavom.
Primenom ove tehnologije može se postići pet različitih kvaliteta obrađene
površine u zavisnosti od brzine rezanja: najgrublji, grubi, srednji, fini i najfiniji.
Brzina sečenja zavisi od vrste i kvaliteta materijala koji se obrađuje, a
može biti od 1 do 2000 mm/min., mada može biti i veća, ali se ne preporučuje.
1
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
80
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Prednosti sečenja vodenim mlazom u odnosu na sečenje laserom su
višestruke: veoma precizno sečenje mlazom čiji je prečnik manji od 1 mm, a
preciznost rezanja ±0.1mm, rez je hladan i ne dolazi do termičkih promena u
materijalu; mogućnost rezanja i tvrdih i mekih materijala, manja ograničenja
debljine materijala, nema štetnih gasova i prašine kod rezanja,rezna površina je
glatka i čista.
Primena water-jet mašine je skoro neograničena, jer može da reže sve
vrste materijala i ne postoje ograničenja u obliku. Praktično sve što može da se
nacrta može i da se izreže.
2. PROCES DOBIJANJA DOKUMENTACIJE OD KUPCA I
UVOĐENJE CRTEŽA U PROGRAM BYSOFT
Kupac može dostaviti dokumentaciju u elektronskoj formi, faksom, u
određenom softverskom paketu na CD-u ili fleš memoriji, može je poslati ili doneti
kao skicu, a neretko i kao gotov uzorak.
Ako kupac dokumentaciju, tj. crtež šalje imejlom on mora biti kotiran, u
suprotnom neophodno je konsultovati se sa kupcem. Kada crtež stigne u .dxf ili
.dwg formatu može se iskoristiti i uvesti u program. Međutim, često se od
dostavljača dobije dokument u .pdf formatu i u tom slučaju predmet mora
naknadno da se crta.
Postoji mogućnost da dokument stigne i u .cdr (Corel Draw) formatu, pa se
pristigla dokumentacija mora prevesti u .dwg format da bi se iskoristila i uvela u
program. Kada se reši problem kotiranja i formata, crtež se importuje (unosi) u
program i vrše se dalje pripreme za obradu.
Vrlo često, kupac donese ili pošalje fax-om nacrtan ili skiciran crtež. Na
osnovu dostavljene skice vrši se kompjutersko unošenje komada predviđenog za
obradu i datih dimenzija toga komada posle čega je crtež spreman za importovanje
u Bysoft – program mašine.
Slika 1: Izgled crteža posle importovanja u Bysoft
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
81
Neretko, kupac dostavlja gotov uzorak i u tom slučaju mere se dimenzije
toga uzorka raznim mernim instrumentima i na osnovu tih dimenzija uzorak se crta
i priprema za uvođenje u program i izradu datog uzorka. Nakon što se
dokumentacija, tj. crtež pripremi u .dwg formatu, importuje se u Bysoft –program
water-jet mašine.
Najvažnije što treba definisati u programu je vrsta materijala, kvalitet i
debljina materijala. To su osnovni parametri neophodni za izradu i svrstavanje
PARTA – dela koji se obrađuje. Crtež se pretvara u konturu i na taj način se
proverava da li ima otvorenih linija, odnosno nespojenih, prelomljenih ili ukrštenih
da ne bi došlo do ponavljanja putanje u toku rezanja.
Posle ovog koraka sledi definisanje tehnoloških detalja, a to su: redosled
bušenja, mesto gde bušenje počinje, tj. ulaz, veličina ulaza i zadavanje drugog
operativnog moda – unošenje različitih parametara rezanja u slučaju da npr.
krugovi na komadu koji se obrađuje nisu isti.
Određivanjem ovih parametara dolazi se do PARTA – programa spremnog
za importovanje u program mašine, koji se pamti pod nekim imenom da bi se lakše
pronašao i povezao sa parametrima mašine. Po unošenju programa, tj. PARTA u
program mašine, određuju se parametri koji zavise od vrste materijala, posle čega
je mašina spremna za obradu materijala.
3. ODREĐIVANJE OPTIMALNOG RASPOREDA KOMADA
U cilju što veće uštede materijala, određuje se optimalni raspored komada
koji se režu, a samim tim smanjuje se i vreme rezanja na minimum.
Komadi se raspoređuju na oko 5 mm jedan od drugog, u zavisnosti od vrste
materijala koji se obrađuje.
Slika 2: Optimalan raspored komada
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
82
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
U slučaju da stigne nalog za rezanje više komada na većoj ploči od
određenog materijala, ti se komadi slažu automatski u programu, radi što većeg
iskorišćenja materijala, ili se manuelno raspoređuju putem tastature.
4. POSTUPAK IZRADE CENE KOŠTANJA I PONUDE,
KOMUNIKACIJA SA KUPCEM I UGOVARANJE
Dostavljena dokumentacija (u bilo kojoj formi), od komercijale ili samog
kupca, obrađuje se i na osnovu zahtevanog kvaliteta obrade materijala, vrste
materijala i vremena utrošenog na rezanju, dolazi se do cene koštanja određenog
komada koji se reže. Da bi se kupcu dala ponuda i zaključio neki posao mora se
biti sa njim u direktnoj komunikaciji telefonskim ili elektronskim putem ili
posredstvom komercijale.
Slika 3: Plan sečenja
Uzimajući u obzir osnovne faktore koji utiču na cenu koštanja, odrađuje se
ponuda koja se dostavlja kupcu. U slučaju da je kupac nezadovoljan ponudom, u
dogovoru s njim pristupa se izradi novih kalkulacija u cilju spuštanja prvobitne
cene koštanja usluge, na taj način što se predlaže grublja obrada materijala, izrada
manjeg broja komada, čime se znatno utiče na smanjenje vremena potrebnog za
odrađivanje usluge a samim tim i cene usluge, što je od presudnog značaja za
kupca da prihvati ponudu, na obostrano zadovoljstvo.
5. IZRADA PRVOG KOMADA, PODEŠAVANJE MAŠINE I
KONTROLA PRVOG KOMADA I SERIJE
Kada stigne nalog za rezanje čitave serije traženog komada, postavi se
ploča od određenog materijala na mašinu i obezbedi se stegama ili se podupire sa
strana da se u toku obrade ploča ne bi pomerila i poremetila putanju rezanja. Pošto
je u pitanju serija i veća ploča, pod pretpostavkom da je i serija velika obrada
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
83
materijala izvodi se sa dve glave čime se za 50% smanjuje vreme izrade, a samim
tim za 50% se povećava cena usluge.
Po završetku rezanja serije vrši se kontrola dobijenih komada. U seriji od
32 komada kontroliše se svaki uzorak, da li odgovara željenim dimenzijama. U
slučaju da ima 4 uzorka čije dimenzije ne odgovaraju traženim pristupa se
ponovnoj obradi materijala uz odgovarajuće korekcije.
6. PRIMOPREDAJA OPREME IZ SMENE U SMENU I
ODRŽAVANJE OPREME
Na kraju radnog vremena prva smena je obavezna da kolegama iz druge
smene preda opremu u funkcionalnom stanju. Mašina mora biti čista, određeni
delovi podmazani i radni prostor spreman za nastavak proizvodnje u drugoj smeni.
U slučaju da prva smena nije bila u mogućnosti da ispoštuje sve pristigle
naloge kupaca, druga smena se upućuje u problematiku pristigle dokumentacije
prenošenjem instrukcija dobijenih od komercijale ili direktno od kupca. U cilju što
dužeg i kvalitetnijeg iskorišćenja opreme, izbegavanja potencijalnih havarija, a
samim tim i uštede na eventualnim popravkama neophodno je preventivno
održavanje mašina koje podrazumeva: praćenje mašine u toku rada, podmazivanje
delova mašine i zatezanje određenih delova mašine posle izvesnog broja radnih
sati. Međutim, neretko sam operater nije u mogućnosti da spreči zastoj u
proizvodnji usled nekog većeg kvara. Korektnim održavanjem pristupa se
rešavanju konkretnog problema, odnosno zameni određenog dela koji nije u
funkciji. Često se dešavaju problemi i sa hidraulikom i elektronikom koje operater
nije u mogućnosti da sanira, pa se u tom slučaju angažuju serviseri osposobljeni za
tu vrstu problematike.
7. ZAKLJUČAK
Rad opisuje sve aktivnosti vezane za izradu delova na mašini Water jet
počev od dobijanja zahteva kupca, zatim uvođenja crteža u program Bysoft,
određivanja optimalnog rasporeda komada preko postupka izrade cene koštanja i
ponude do izrade serije delova.
8. LITERATURA
[1] Nikšić P., Mitrović A., Zemanić I., Ulemek M.: Kompjuterska
grafika, Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak, 2008
[2] http://www.bystronic.com/cutting_and_bending/gb/en/
products/water/byjet/index.php?navid=49&nl=3
[3] Radonjić S., Mitrović A.: »Korišćenje crteža urađenih u AutoCAD-u
za izradu delova na mašini water jet«; XXXIII JUPITER
Konferencija, Zlatibor, 2007.
[4] Mitrović A., Radonjić S., Nikšić P.: »Upotreba tehničke
dokumentacije urađene u programu CATIA u procesu sečenja na
laseru ili water jet-u«; XXXIV JUPITER Konferencija, Beograd,
2009.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
84
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
85
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
TEHNOLOGIJE UPOTREBE SOLARNE ENERGIJE
Snežana Dragićević1
REZIME
Korišćenje solarne energije pruža mogućnost supstitucije klasičnih oblika energije
(goriva i električne energije) svuda gde za to postoje uslovi, tj. dovoljan intezitet i dužina
trajanja sunčevog zračenja. Korišćenje solarne energije u poređenju sa klasičnim izvorima
energija, kao što su gas, nafta ili ugalj, ima niz prednosti: neiscrpan je oblik energije, pri
eksploataciji nisu potrebna dodatna ulaganja i njena upotreba nema štetnih uticaja na
okolinu. Naša zemlja ima povoljne klimatske uslove za korišćenje solarne energije jer
prosečno ima od 220 do 260 sunčanih dana u godini. U ovom radu je dat pregled
tehnologija za korišćenje solarne energije, koje se najviše koriste za zagrevanje vode,
zagrevanje vazduha i za dobijanja električne energije.
Ključne reči: solarna energija, solarne tehnologije, temperaturna konverzija,
fotonaponska konverzija.
SOLAR ENERGY TECHNOLOGIES
ABSTRACT
Using solar energy offers the possibility of substitution of traditional forms of
energy (fuel and electricity) anywhere where there are conditions, ie. Sufficient intensity
and duration of solar radiation. Using solar energy compared to conventional energy
sources, such as gas, oil or coal, has a number of advantages: inexhaustible form of energy,
the operation does not require additional investment and its use has no adverse impact on
the environment. Our country has favorable climatic conditions for the use of solar energy
because it has an average of 220 to 260 sunny days per year. This paper presents an
overview of solar energy technologies, which are mostly used for water heating, air heating
and generating of electricity.
Key words: solar energy, solar technologies, temperature conversion, photovoltaic
conversion.
1. UVOD
Za održavanje tehničkog, industrijskog i uopšte civilizacijskog nivoa na
našoj planeti neohodne su velike količine energije. Razvoj tehnologija za
eksploataciju klasičnih izvora energije tekao je veoma ubrzano u toku poslednjih
decenija i omogućio je da se postigne velika potrošnja energije u svim delovima
sveta. Ubrzana eksploatacija klasičnih izvora energije stvorila je i niz problema
različite prirode: energetske, ekološke i ekonomske. Svi navedeni problemi teško
1
Tehnički fakultet Čačak, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
86
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
opterećuju današnji stepen razvoja naše civilizacije i prete da ugroze ljudski
opstanak na našoj planeti.
Dugoročno gledano, trenutno najveći izvori energije (klasični) postaće
marginalni, a glavna nada se polaže u nove obnovljive izvore energije koji nude
rešenja za opstanak: Sunce, vetar, moderna biomasa, mali hidrosistemi, plima i
talasi okeana. Ako se uzmu u obzir i klasično korišćenje biomase i velike
hidroelektrane, onda sve to čini familiju obnovljivih izvora energije. Solarna
energija daje najveću mogućnost za zamenu klasičnih izvora energije. U toku jedne
godine, Sunčeva energija koja dospeva na zemlju, 20.000 puta je veća od energije
neophodne da zadovolji potrebe celokupne populacije naše planete. U toku samo tri
dana na površinu zemlje dospeva Sunčeva energija ekvivalentna energiji koju bi
proizveli svi fosilni izvori i rezerve na zemlji.
2. PASIVNA PRIMENA SOLARNE ENERGIJE
Pasivna primena solarne energije se zasniva na primeni građevinskih
elemenata i materijala koji su optimalno i estetski oblikovani i funkcionalno
povezani u kompaktnu celinu. Pasivni solarni sistemi prikupljaju i koriste solarnu
energiju bez korišćenja dodatnih mehaničkih ili električnih uređaja. Osnovni
elementi pasivne solarne arhitekture su:
• Pravilna orijentacija zgrade: kod direktnog zahvata Sunčevog zračenja
fasadu zgrade treba orijentisati prema jugu sa mogućim odstupanjem od
20° prema istoku i 30° prema zapadu.
• Nadstrešnica: nadstrešnica treba da bude takvih dimenzija da u toku leta
spreči, a u toku zime omogući prodor Sunčevog zračenja u objekat. Koriste
se nepokretne i pokretne nadstrešnice.
• Prozori: u solarnoj arhitekturi prozori zauzimaju 60-90% južne fasade
objekta. Broj stakala na prozorima zavisi od klimatskih uslova u kojima se
nalazi dati objekat. Povećanje broja stakala na prozorima neznatno
smanjuje prolaz Sunčevog zračenja, a u znatnoj meri sprečava toplotne
gubitke iz prostorija.
• Toplotni zastori: koriste za zaštitu od pregrevanja i za sprečavanje
toplotnih gubitaka iz prostorija. Toplotni zastori su pokretni i mogu da se
nalaze sa unutrašnje ili spoljašnje strane prozora.
• Boja zidova i nameštaja: nameštaj se više zagreva od zidova, jer za istu
površinu ima manju masu, tako da doprinosi povećanju temperature u
prostorijama.
• Trombov zid: zid koji je istovremeno apsorber, skladište toplote i grejno
telo. Obično se pravi od cigle ili betona, debljine 20-40 cm. Na rastojanju
2-10 cm ispred zida postavlja se staklo. U praksi se koriste dve
konstrukcione varijante Trombovog zida: bez otvora i sa otvorima pri
osnovi i vrhu zida.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
87
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Slika 1: Trombov zid sa otvorima za cirkulaciju vazduha
•
•
Vodeni zid: u toku dana voda celom zapreminom apsorbuje Sunčevo
zračenje, dok je u toku noći zračenjem predaje unutrašnjosti kuće.
Staklena veranda: kao nezaobilazan deo solarne arhitekture postavlja se na
južnu stranu zgrade. Obično se iza staklene verande nalazi masivan, tamno
obojen zid koji apsorbuje prispelo Sunčevo zračenje. Noću ili zimi se
otvaraju gornji i donji otvor na zidu i preko gornjeg u kuću ulazi topao
vazduh, a na donji izlazi hladan i objekat se zagreva.
Slika 2: Staklena veranda
•
Podno skladište toplote: najčešće se koristi rečni šljunak koji se deponuje
ispod poda kuće. Topao vazduh se iz staklene verande pomoću ventilatora
prenosi do šljunka koji akumulira energiju i odaje je u prostor koji se greje.
3. TEMPERATURNA KONVERZIJA
Prijemnici kod kojih se energija sunčevog zračenja direktno transformiše u
toplotnu energiju su danas tehnički, tehnološki i ekonomski najjednostavniji i
najprimenljiviji za široku upotrebu. U ovoj grupi se razlikuju dve osnovne vrste
prijemnika, u zavisnosti od temperaturnog nivoa radnog medijuma koji se u njima
može postići: niskotemperaturni prijemnici i visokotemperaturni prijemnici.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
88
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
3.1. Niskotemperaturna konverzija
Za niskotemperaturnu konverziju Sunčevog zračenja (t< 100 oC) koriste se
ravni kolektori. U zavisnosti od radnog fluida, ravni kolektori se dele na kolektore
sa tečnim fluidom i vazduhom. Osnovni elementi kolektora su: kućište (od Al
profila), termoizolacija (staklena i mineralna vuna debljine 50mm), apsorber (od Al
lamela kroz koje su provučene bakarne cevi), stakleni pokrivač debljine 4 mm i
ram kolektora (od Al profila).
Slika 3: Način funkcionisanja solarnih kolektora
Tipična instalacija za zagrevanje vode ili grejanje sa ravnim kolektorom
data je na slici 4.
Slika 4: Instalacija za zagrevanje vode sa ravnim kolektorom:
1-kolektor, 2-vazdušni ventil, 3-odvod tople vode, 4-dovod hladne vode, 5-ventil, 6-odvod iz
kolektora, 7-snabdevanje kolektora vodom, 8-ispusti, 9-ventil, 10-sigurnosni ventil,
11-toplotna pumpa, 12-pomoćni pritisni ventil, 13-merač pritiska, 14-priključni rezervoar,
15-spiralna grejna cev, 16-rezervoar, 17-pomoćni grejač, 18-regulator
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
89
3.2. Srednjetemperaturna konverzija (100-400oC)
Za srednjetemperaturnu konverziju Sunčevog zračenja koriste se
vakuumirani kolektori sa koncentratorima Sunčevog zračenja (fokusirajući
kolektori) i solarne pećnice. Kolektori sa koncentratorima koriste samo direktno
sunčevo zračenje i usmeravaju se prema Suncu. Za vreme oblačnih dana ovi
kolektori su neupotrebljivi. Koncentratori mogu biti u vidu ravnih ili zakrivljenih
reflektora i mogu vršiti tačkasto ili linijsko koncentrisanje sunčevog zračenja.
3.3. Visokotemperaturna konverzija (400-4000oC)
Za visokotemperaturnu konverziju sunčevog zračenja koriste se solarni
sistemi (solarne peći i solarne elektrane) sa koncentratorima sunčevog zračenja koji
se moraju podešavati prema Suncu. U visokotemperaturnoj konveziji su zastupljeni
heliostatski sistemi, veći broj ogledala, koja reflektuju sunčevo zračenje na
apsorber, koji se nalazi u njihovoj žiži u kojoj se nalazi apsorberska posuda.
Heliostati su pokretni koncentratori (koncentratori koji „prate“ Sunce), koji koriste
ravna ili blago zakrivljena ogledala. Pomoću heliostata je moguće u njihovoj žiži
postići temperaturu do 3500°C. Kod savremenih heliostata svako se ogledalo
nezavisno orijentiše prema Suncu pomoću kompjuterski vođenog sistema.
4. FOTONAPONSKA KONVERZIJA
Pretvaranje solarne energije u električnu vrši se pomoću solarnih ćelija
koje se izrađuju od poluprovodničkih materijala, jednostavne su građe, nemaju
pokretne delove, ne zagađuju okolinu i imaju dug vek trajanja. Materijali koji se
koriste u izradi solarnih ćelija u velikoj meri utiču na rad i cenu solarnih uređaja.
Ovi materijali se mogu klasifikovati kao kristalni, polikristalni i amorfni. Od
materijala za izradu fotonaponskih ćelija koji su trenutno dostupni na tržištu
najpoznatiji su: monokristalni silicijum, polikristalni silicijum, amorfni silicijum,
kadmijum telurid itd.
Snaga koju proizvodi jedna fotonaponska ćelija je relativno mala pa se u
praksi više ćelija povezuju u grupu, čime se formira fotonaponski modul koji
proizvodi struju, napon i snagu znatno većeg intenziteta. Maksimalni izlazni napon
individualne solarne ćelije iznosi oko 600 mV, pa se ćelije serijski povezuju kako
bi se dobio željeni napon. Najčešće se oko 36 ćelija serijski povezuje stvarajući
module nominalnog napona od 12 V. Paralelnim povezivanjem ćelija postiže se
povećanje struje. U praksi se najčešće pribegava redno-paralelnoj vezi čime se
postiže i potreban napon i potrebna struja, odnosno snaga.
Slika 5: Fotonaponska ćelija, modul i panel
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
90
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Proizvođači daju podatke o karakteristikama modula pri standardnim
uslovima ispitivanja (površinska snaga od 1000 W/m2 i ambijentalna temperatura
od 25°C). U tabeli 1. dati su tipični parametri fotonaponskog modula snage 100 W.
Tabela 1. Tipični parametri FN modula snage 100 W
Maksimalna snaga
Napon makismalne snage
Struja maskimalne snage
Napon otvorenog kola
Struja kratko spojenog kola
100 W
17 V
5,6 A
21 V
6,3 A
5. ZAKLJUČAK
Tehnologije korišćenja solarne energije postaju sve više ekonomski
konkurentne tehnologijama koriščenja ostalih oblika energije. Koliko će se one u
praksi koristiti zavisi od potražnje na tržištu. Proces prihvatanja novih tehnologija
vrlo je spor, a glavni problem za instalaciju novih postrojenja je njihova početna
cena koja utiče na porast cene dobijene energije u prvih nekoliko godina, u odnosu
na ostale komercijalno dostupne izvore energije. Cena fosilnih goriva bi trebala u
budućnosti da raste još više zbog ograničenih rezervi, pa će samim tim i ova
postrojenja biti aktuelnija za primenu. Pored toga, neophodno je da se poveća svest
o nužnosti primene obnovljivih izvora energije, naročito solarne energije, jer se
radi o budućnosti svih nas.
6. LITERATURA
[1] Duffie, J.A., Beckman, W. A.: Solar Engineering of Thermal
Processes. 2nd ed. NY Wiley, 1991.
[2] Pavlović T, Čabrić B.: Fizika i tehnika solarne energetike,
Beograd, 1999.
[3] Dragićević S., Lambić M.: Uticaj radnih i konstruktivnih
parametara na energetsku efikasnost aktivnog solarnog zida,
Časopis „Energetske tehnologije“, br. 1, str. 3-7, 2004.
[4] Dragićević S.: Masivni solarni zidovi – deo solarne
arhitekture, Časopis „Modul“, br. 6, str. 40-45, Beograd, 2002.
[5] Misija OEBS-a u Srbiji i Crnoj Gori, LIBER PERPETUUM
knjiga o obnovljivim izvorima energije u Srbiji i Crnoj Gori,
Novi Sad, 2004.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
91
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
FUNKCIONALNO MODELOVANJE PROCESA PRODAJE
UGLJA KAO PODRŠKA PROJEKTOVANJU
INFORMACIONOG PODSISTEMA
Nataša Gojgić1
REZIME
U radu je prikazan procesni pristup prema zahtevima standarda ISO 9001 kao
osnova za projektovanje informacionog sistema korišćenjem standarda IDEF0. Model
procesa prodaje uglja prikazan u radu je realizovan softverom Bpwin. Funkcionalni model
prodaje uglja omogućava bolje upravljanje i planiranje budućeg korisničkog interfejsa
informacionog sistema.
Ključne reči: IDEF0, Bpwin, informacioni sistem.
FUNCTIONAL MODELING OF THE COAL SELLING PROCESS
AS A SUPPORT TO THE INFORMATION SUBSISTEM DESIGN
ABSTRACT
This paper deals with the procedural approach created in accordance with ISO
9001 standard as a base for the design of the information system, with the use of the
standard IDEF0. The model of the coal selling process which has been presented in the
paper, has been realized with Bpwin software. The functional model of the coal selling
allows better process management and future planning of the user interface of the
information system.
Key words: IDEF0, Bpwin, information system.
1. UVOD
Za postupak modeliranja razvijeni su odgovarajući CASE (Computer
Aided Software Engineering) alati i to standard za funkcionalno modelovanje
IDEF0 (Integrated Computer Automated Manufacturing Definition) realizovan
kroz Bpwin CASE alat koji je korišćen u radu. IDEF0 je tehnika modelovanja
bazirana na kombinaciji grafike i teksta koji su predstavljeni na organizovan i
sistematičan način da bi se povećala razumljivost i obezbedila logika za
potencijalne izmene, specificirane zahteve, ili na drugi način rečeno, podržala
analizu sistema po nivoima u procesu prodaje uglja. Svaka aktivnost kojom se
definisani ulazi pretvaraju u izlaze može se predstaviti kao proces. Svaka aktivnost
1
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
92
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
koja prima ulaze i prevodi ih u izlaze je proces, pa su sve proizvodne i/ili uslužne
aktivnosti i operacije procesi.
2. DOKUMENTOVANJE PROCESA U RUDARSKOM BASENU
„KOLUBARA“
Rudarski basen „Kolubara”, 13. jula 2009. godine, primio je uverenje o
dobijanju sertifikata ISO 9001 i ISO 14001. Sistem upravljanja kvalitetom
predstavlja usklađenu radnu strukturu koja funkcioniše u organizaciji i obuhvata
efektivne inženjerske i menadžerske metode radi postizanja najboljih načina
uzajamne povezanosti osoblja, opreme i informacija u cilju zadovoljstva korisnika i
zaposlenih u pogledu kvaliteta proizvoda i usluga i smanjenja troškova poslovanja.
Sistem menadžmenta kvalitetom treba posmatrati kao strateški problem koji treba
rešavati kroz pojmove kao što su: planovi, ciljevi, realizacija postavljenih ciljeva,
kontrola, permanentno obrazovanje, sledljivost, dokumentovanost. Procedure koje
opisuju procese sadrže blok dijagrame za grafički prikaz odvijanja procesa u jednoj
organizacionoj jedinici.
Na slici 1 može se videti blok dijagram procesa Prodaja uglja.
Slika 1: Blok dijagram procesa prodaje uglja
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
93
3. PROCESNI PRISTUP
Procesni pristup je jedan od osam principa sistema menadžmenta
kvalitetom standarda ISO 9001 [3], koji navodi da se željeni rezultat ostvaruje
efikasnije kada su povezani resursi i aktivnosti upravljani kao proces.
Standard za funkcionalno modelovanje IDEF0, realizovan kroz Bpwin
CASE alat, je svojevrstan grafički jezik koji omogućuje opisivanje procesa po
zahtevima standarda ISO 9001, tj. omogućuje definisanje poslovnih funkcija, njima
podređenih poslovnih procesa, procesa i aktivnosti.
Modelovanje podataka je naše apstraktno viđenje stanja realnog sistema tj.
definisanje strukture podataka. Model podataka je pojednostavljeno predstavljanje
realnog sistema preko skupa objekata (entiteta), veza između objekata i atributa
objekata [2].
4. PROCES PLANIRANJA PRODAJE UGLJA
Zadovoljstvo korisnika (kupaca s jedne strane i društvenih subjekata s
druge strane) pruženom uslugom je strateški cilj jedne firme. Za uspešno
ostvarivanje cilja firma mora upravljati kvalitetom usluga prema zahtevima
standarda ISO 9001.
Rudarski basen „Kolubara“ obavlja proizvodnu delatnost otkopavanja,
prerade, sušenja i prodaje uglja i sve te aktivnosti možemo posmatrati kao procese.
Veleprodaja uglja obavlja se između RB “Kolubara” kao prodavca i
određenih firmi, ustanova, termoelektrana i ostalih korisnika kao kupaca. Ugalj se
na utovarnim mestima utovara u kamione i vagone pa se potom distribuira
kupcima.
Proces planiranja prodaje uglja sastoji se od:
evidentiranja zahteva
ugovaranja
dispozicije
izrade računa i
analize.
U radu je izvršena analiza procesa prodaje uglja pomoću procesnog
modela, opisane aktivnosti sa informacijama potrebnim za realizaciju navedenih
procesa i međuveze funkcijskih odnosa.
U daljem tekstu dat je pregled funkcionalnog modelovanja procesa prodaje
uglja.
5. FUNKCIONALNI MODEL PROCESA PRODAJE UGLJA
Postupak projektovanja informacionog sistema sastoji se od sledećih
koraka: funkcionalno modelovanje, informaciono modelovanje, aplikativno
modelovanje .
Koristeći metodologiju IDEF0 tj. CASE alat Bpwin, izvodi se
funkcionalno modeliranje u okviru koga se izvodi funkcionalna dekompozicija a
koja se sastoji od sledećih koraka: definisanje granica sistema, definisanje stabla
aktivnosti, definisanje dekompozicionog dijagrama.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
94
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
5.1. Konteksni dijagram
Definisanje konteksnog dijagrama predstavlja granicu modela koji se
proučava tj. definišu se granice sistema, uspostavlja se okvir posmatranja i definiše
okolina koja utiče na sistem.
Sa aspekta procesnog pristupa posmatrani sistem na najvišem nivou se
posmatra kao jedan proces, jer čini celinu. Definišu se ulazi za posmatrani proces
neophodnih za njegovu uspešnu realizaciju u formi izlaza sa aspekta krajnjeg
korisnika.
Slika 2: Konteksni dijagram poslova prodaje uglja
5.2. Stablo poslova
Definisanje stabla aktivnosti je postupak rastavljanja složene aktivnosti u
obliku hijerarhije podređenih aktivnosti čija je struktura tipa stabla.
Sa aspekta procesnog pristupa Definisanjem stabla poslova uspostavljaju
se vertikalne veze između procesa. Vertikalna hijerarhija uspostavljena stablom
poslova predstavlja veze između strateškog upravljanja (vizija, politika, postavljeni
ciljevi) do nivoa praćenja i ocenjivanja uspostavljenih procesa u posmatranom
sistemu.
Slika 3: Stablo aktivnosti poslova prodaje uglja
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
95
5.3. Dekompozicioni dijagram
Koristeći IDEF0 tehniku modelovanja u radu su opisani poslovi i
aktivnosti vezani za proces prodaje uglja koji se sastoji od: Evidentiranja zahteva,
Ugovaranja, Dispozicije, Izrade računa i Analize.
Evidentiranje zahteva obuhvata poslove vezane za održavanje šifarnika
kupca, podnošenje zahteva za kupovinu uglja, njegove obrade i rešavanja.
Proces ugovaranja se sastoji od pisanja ugovora i njegovog zaključivanja
između kupca i prodavca.
Dispozicija obuhvata poslove planiranja isporuke i njenog ostvarenja.
Izrada računa se sastoji od fakturisanja, kontrole i potpisivanja računa i
njegovog knjiženja.
Analiza obuhvata izradu periodičnih izveštaja i kontrolu planiranih
isporuka.
Ovakav način prikazivanja poslova koji su vezani za prodaju uglja u
mnogome olakšava postupak praćenja dokumentacije koja je vezana za ugovaranje,
prodaju i otpremu uglja.
Na slici 4 može se videti dijagram horizontalne dekompozicije procesa
Prodaja uglja (dekompozicioni dijagram po IDEF0 metodologiji).
Slika 4: Dekompozicioni dijagram procesa prodaje uglja
Daljom dekompozicijom svakog procesa prodaje uglja prikazanog na slici
4, a prema stablu poslova, dobijaju se procesi koji se ne mogu dalje
dekomponovati, već se postupkom informacionog modeliranja putem definisanjem
zahteva iz dokumenata projektuje model podataka za bazu podataka koja
predstavlja osnov informacionog sistema za posmatrani deo poslovanja Rudarskog
basena „Kolubara“.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
96
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
6. ZAKLJUČAK
Procesi su povezani u jedinstven sistem – po pravilu je izlaz iz jednog
sistema, ulaz u drugi sistem. Praćenje međudejstva procesа pomoću kojih
organizacija dolazi do proizvoda dovodi do uspešnijeg i kvalitetnijeg poslovanja.
Usvajajući procesni pristup za osnovu projektovanja informacionog sistema
pomoću modela procesa prema standardu IDEF0 ne ukidaju organizacione jedinice
funkcionalne organizacije (sektori i službe) već se ostvaruje njihovo jedinstvo sa
procesima koji se u njima odvijaju.
Svaki proces u funkcionalnom modelu predstavlja stavku u meniju buduće
korisničke aplikacije informacionog sistema za koji je dalje potrebno uraditi model
podataka koji opisuje strukturu podataka, poslovna pravila za odvijanje tog
procesa, korićenjem Erwin-a pomoću koga se generiše i baza podataka. Svaki
proces koji je prikazan na najnižem nivou dekompozicionog dijagrama predstavlja
jednu formu korisničke aplikacije za realizaciju navedenog procesa.
Najvažnija korist u primeni modelovanja procesa korišćenjem Bpwin-a je
prototipski pristup gde se na brz i jednostavan način proveravaju alternativne ideje.
Ovo je veoma bitna osobina jer brzi razvoj informacionih tehnologija i primena
INTERNET servisa uslovljava potrebu za reinženjeringom koja zahteva radikalni
redizajn aktivnosti, a koje je potrebno opisati i pre sprovođenja prototipski
proveriti.
7. LITERATURA
[1] Dokumentacija Privrednog društvo za prizvodnju, preradu i transport
uglja Rudarski basen „Kolubara“ d.o.o. Lazarevac.
[2] Dr Alempije Veljović: Projektovanje informacionih sistema, Čačak
2003
[3] SRPS ISO 9001: 2001: Sistem menadžmenta kvalitetom – zahtevi;
SZS; Beograd.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
97
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
RAZVOJ INTERNET APLIKACIJE SA GOVORNIM
INTERFEJSOM
Vlade Urošević1
REZIME
Govorni interfejs predstavlja alternativu GUI-u, a koristi se kada je GUI nemoguće
ili nepraktično primeniti. U ovom radu je, kroz konkretan primer – Sistem za informisanje o
redu vožnje za različite destinacije i tip prevoznog sredstva, prikazana primena jedne od
tehnologija koje podržavaju glasovni interfejs – VoiceXML.
Ključne reči: internet programiranje, govorni interfejs.
DEVELOPEMENT OF THE INTERNET APPLICATION WITH THE
SPEECH INTERFACE
ABSTRACT
The speech interface is an alternative for GUI and it has its usage where it is
impossibile or impractibale to use GUI. In this paper it is shown (on a practical example),
Traveling service for different destination and desired choice of transportation, a way to
apply one of the technologies that supports speech interface – VoiceXML.
Key words: programing, speech interface.
1. UVOD
Govorne aplikacije su aplikacije u kojima na ulazu i/ili izlazu postoji
govorni korisnički interfejs. Korisnici mogu pristupiti razvijenim aplikacijama sa
bilo kog mesta, u bilo koje vreme pomoću bilo kog telefona. Do skoro se WWW
zasnivao isključivo na grafičkom interfejsu za dostavljanje informacija i servisa
korisnicima koji koriste monitore, tastaturu i miš. Na taj način velikom broju
korisnika je onemogućeno korišćenje Interneta ako u datom trenutku nemaju
pristup računaru. Medutim, mnogi od tih korisnika imaju pristup telefonu.
Omogućavanjem govornog pristupa web baziranim podacima pruža kompanijama
mogućnost da prošire delovanje i na ovakvo tržište.
U ovom radu su, u kratkim crtama, opisane tehnologije i alati, kao i način
njihove upotrebe, neophodni za kreiranje Internet aplikacije sa glasovnim
interfejsom kojom se razvio Sistem za informisanje o redu vožnje za različite
destinacije i tip prevoznog sredstva. Sistem je zamišljen da funkcioniše tako što
korisnik pokrene izvršenje aplikacije pozivanjem telefonskog broja; Aplikacija
pomoću sintetizovanog govora provodi korisnika kroz postupak davanja podataka
koji predstavljaju kriterijume pretrage baze podataka, koja sadrži podatke o
1
Visoka škola tehničkih strukovnih studija Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
98
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
polascima pojedinih vrsta transportnih sredstava prema pojedinim destinacijama.
Korisnik kriterijume pretrage zadaje izgovaranjem reči u mikrofon, njegov govor
se prepoznaje kao ulazni podatak. Zatim se vrši pretraga baze podataka a
obaveštenje o uspešnosti pretrage korisniku se saopštava pomoću sintetizovanog
govora.
2. KORIŠĆENA RAZVOJNA OKRUŽENJA I
SOFTVERSKI ALATI
VoiceXML je jezik za označavanje izveden iz XML-a. Koristi se za izradu
aplikacija sa glasovnim interfejsom koje omogućavaju pristup Web sadržajima.
Ova tehnologija omogućava korisnicima koji imaju pristup telefonskoj liniji ali
nemaju pristup Inernetu. VoiceXML jezik je strogo definisan pomoću DTD i za
razliku od XML-a korisnik ne može proizvoljno kreirati nove elemente-tagove.
Kao što Web čitač prikazuje HTML dokument vizuelno, tako VoiceXML
interpretator prikazuje dokument zvučno, pa se na VoiceXML interpretator može
gledati kao na telefonski – glasovni Web čitač.
Izvršni VoiceXML fajl naziva se dokument. VoiceXML interpretator ga
učitava i izvršava. Pod pojmom VoiceXML aplikacija se podrazumeva jedan ili
više dokumenata koji su međusobno funkcionalno povezani. Ekstenzija VoiceXML
dokumenta je VXML. Kao i HTML dokumenti i VoiceXML dokumenti imaju svoj
URL i mogu biti locirani na nekom od Web servera. Ipak razlike postoje, dok se
HTML dokument interpretira lokalno u Web čitaču na računaru klijentu,
VoiceXML interpretator se nalazi na serveru. Da bi mogao da podrži telefonski
interfejs, VoiceXML interpretator se izvršava u okruženju koje uključuje:
telefonsku liniju (običnu zemljanu ili Internet (VOIP) ), TTS komponente (eng.
Text-to-speech) i ASR (eng. Automatic speech – recognition) komponente.
VoiceXML posmatran izolovano ne omogućava da se prave potpuno
dinamički sadržaji, mada to donekle omogućava uslovni iskaz (if – elseif – else).
Dakle VoiceXML i pored toga što poseduje elementarne mogućnosti za pravljenje
dinamičkih sadržaja, nije podesan a nije ni predviđen da funkcioniše kao standalone tehnologija (slično kao i HTML). Zbog toga svoju glavnu primenu pronalazi
u kombinaciji sa server-side programskim jezicima kakvi su Perl i PHP.
Suštinski gledano, VoiceXML jezik je dizajniran da programeru obezbedi
aplikaciji glasovni interfejs za interakciju sa korisnikom i alatima za komunikaciju
sa nekim server-side programom u kome je VXML dokument klijent server-side
programa.
PHP (Hypertext Pre Processor) je skriptni programski jezik za pisanje
programa koji se izvršavaju na strani servera (server-side), i mada zvanično ne
pripada open-source pokretu i nije pod GNU GPL licencom ovaj jezik je otvorenog
koda i svako može menjati PHP jezik u skladu sa svojim potrebama. Inače, izvorni
kodovi su pisani u C jeziku. PHP po svojoj sintaksi spada u grupu “C-olikih”
jezika.
PHP jezik se naviše koristi za kreiranje dinamičkih Web sadržaja, pre
svega generisanje dinamičkih HTML stranica. Pored toga veoma često se koristi u
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
99
kombinaciji sa MySQL DMBS za prikupljanje i manipulaciju podacima (PHP
poseduje podršku za povezivanje na sve značajnije DMBS). Veoma često ova dva
načina primene su integrisani u istoj aplikaciji.
Gledano sa aspekta PHP-a, svejedno je koja je vrsta dokumenta generisana
pa je zbog toga veoma pogodan za primenu u kreiranju aplikacije sa govornim
interfejsom.
<html>
<head>
<title>Zdravo svete strana.</title>
</head>
<body>
<?php
echo("Zdravo svete!");
?>
</body>
</html>
Listing 1. Jednostavan PHP program ugnežđen HTML dokument
Značajna osobina PHP jezika prilikom generisanja Web stranica je da se
stranica generiše na serveru, a zatim se HTML/VXML (ili neki drugi) dokument
prosleđuje klijentu koji je izvršio HTTP zahtev.
Druga bitna osobenost PHP jezika je da se može koristiti i kao čist PHP
skript (ređe) koji izvršava određenu manipulaciju podacima ili HTTP
zahtev/odgovor i ugnežđen (češće) unutar HTML ili nekog drugog dokumenta.
PHP kod uvek se nalazi između <?php i ?> graničnika. Ovo omogućava
PHP interpretatoru da razlikuje PHP kod od drugih sadržaja (HTML, VXML i dr.).
Prilikom izvršavanja jednog dokumenta sa ugnežđenim PHP kodom, PHP
prevodilac izvršava samo segment između graničnika dok ostale sadržaje prepisuje
u izlazni dokument, redom kako su napisani u izvornom dokumentu.
Sve navedene osobine čine PHP jezik idealnim za generisanje dinamičkih
VXML sadržaja kao i HTML formi za administraciju sistema, odnosno
popunjavanje baze podataka i manipulaciju sa podatacima u bazi.
Slika 1. Ilustracija primene PHP programskog jezika ugnežđenjem u VXML dokument. Na
slici PHP Expert Editor razvojno okruženje
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
100
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
MySQL je RDBMS (Relational Database Management System). Za
upravljananje MySQL sistemom koristi se SQL (Simple Query Language). SQL
iskaz naziva se upit. SQL upiti omogućavaju: administraciju (pregled /kreiranje/
editovanje) baza podataka na serveru, administraciju korisničkih naloga (da bi se
pristupilo MySQL serveru neophodno je imati korisnički nalog), tabela na
postojećim bazama podataka i drugo.
Izvršavanje upita nad bazom podataka može se izvršiti na više načina:
1. MySQL klijent je konzolna aplikacija koja omogućuje direktno izvršavanje upita
nad MySQL serverom, unošenjem upita preko tekstualne konzole. Aplikacija
rezultate upita prikazuje u istoj konzoli u kojoj se postavljaju upiti.
Slika 2. Primer upotrebe MySQL klijenta (kreiranje tabele)
Korišćenje MySQL klijenta predstavlja najprimitivniji oblik
interakcije sa MySQL serverom.
2. PHPMyAdmin je PHP aplikacija koja pruža grafički interfejs pri
administraciji MySQL servera. Ova aplikacija funkcioniše tako što na
osnovu korisnikovih akcija generiše SQL upite i šalje ih serveru, a potom
grafički interpretira odgovor dobijen od servera.
Slika 3. Prikaz PHPMyAdmin alata (dole grafički prikaz strukture jedne tabele sa opcijama
za administraciju, u sredini genetički SQL upit koji je izvršen nad MySQL serverom).
3. Pomoću programskog jezika koji ima mogućnost povezivanja sa MySQL
serverom, kakav je PHP. Ovaj način predstavlja jedini prihvatljiv način za
aplikativnu primenu MySQL DBMS, jer pruža programeru mogućnost da nad
sistemom izvršava upite u zavisnosti od korisnikovih akcija.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
101
PHP Expert Editor, slika 1, je razvojno okruženje prilagođeno razvoju PHP
aplikacija. Pored editora za kod, ovo razvojno okruženje poseduje interni
interpretator i sopstveni Web čitač za testiranje i debuging napisanih skriptova.
Pored podrške za PHP, editor koda podržava i XML i HTML formatiranje koda.
Zbog svih navedenih osobina PHP Expert Editor je korišćen za pisanje PHP
skriptova ali i VXML dokumenata sa i bez ugnežđenja PHP programskih blokova
kao i HTML formi koje služe za unos podataka u bazu podataka.
Slika 4. HTML forma za popunjavanje departures baze podataka
S obzirom na to da ova aplikacija nema potrebu za dinamičkim kreiranjem
entiteta, za kreiranje istih korišćen je već pomenuti grafički alat za ručno
administriranje MySQL servera PHP MyAdmin, slika 3.
BeVocal je Web bazirano VoiceXML razvojno okruženje. BeVocal
obezbeđuje programeru niz alata i usluga koje su neophodne za razvoj i testiranje
VoiceXML aplikacije: editor koda, proveru sintakse, run-time logove, alat za
testiranje glasovne aplikacije u tekstualnom modu, mogućnost pozivanja aplikacije
telefonom, hosting VXML dokumenata i audio zapisa kao i fajl menadžer za
manipulaciju istim. BeVocal razvjnom okruženju može se pristupiti isključivo
putem Interneta. Da bi se mogli koristiti pomenuti alati neophodno je otvoriti
korisnički nalog, na adresi http://cafe.bevocal.com.
Slika 5. Trace Tool je jedan od alata koje obezbeđuje BeVocal razvojno orkuženje,
omogućava praćenje procesa koji se izvršavaju u pozadini i otklanjanje run-time grešaka
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
102
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Za finalno testiranje aplikacije, BeVocal server iz mnogih razloga nije
pogodan. Glavni razlog je taj što je ovaj server pre svega razvojno okruženje i nije
predviđen za eksploataciju aplikacije i kao takav ima mnoga ograničenja koja
onemogućavaju praktičnu primenu izrađenih aplikacija. Zato je za ovu potrebu
odabran je VoiceXML server koji se nalazi na adresi https://evolution.voxeo.com,
koji poseduje sve neophodne preduslove za eksploataciju aplikacije. Pre svega
mogućnost direktnog pristupa klasičnim ili VOIP telefonom, i mogućnost pristupa
hostovanim dokumentima od strane udaljenog servera. Ovo je veoma značajna
osobina, jer je bez nje praktično nemoguće staviti u funkciju sistem za informisanje
o redu vožnje, kao što je urađeno u ovom radu.
Apache/MySQL server korišćen je za hosting i izvršavanje PHP skriptova i
MySQL baze podataka. Ovaj server poseduje svoj Control Panel koji sadrži mnoge
alate od kojih su najznačajniji već opisani (PHPMyAdmin) i fajl menadžer koji
omogućava manipulaciju HTML/PHP dokumentima.
Za finalno testiranje aplikacije korišćen je Skype softverski telefon,
pomoću koga se aplikaciji pristupa direktno pozivanjem odgovarajućeg broja.
Slika 6. Način funcionisanja sistema za informisanje o redu vožnje
3. NAČIN FUNKCIONISANJA SISTEMA ZA
INFORMISANJE O REDU VOŽNJE
Sistem za informisanje o redu vožnje u potpunosti podržava princip
troslojne arhitekture, koji podrazumeva: sloj korisničkog interfejsa, prezentacioni
sloj i sloj za pristup podacima.
Prezentacioni ili sloj korisničkog interfejsa pomoću koga korisnik
komunicira sa aplikacijom. Sloj poslovne logike koji sadrži pravila kako korisnik
pristupa i manipuliše podacima kroz sloj za pristup podacima. Ovaj sloj može
sadržati i druge podslojeve.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
103
Na slici 5 može se videti način funkcionisanja aplikacije. Korisnik koji se
nalazi na prezentacionom nivou, na nivou poslovne logike postaje VoiceXML
server i Apache server, a na nivou za pristup podacima je MySQL DBMS.
Korisnik pokreće aplikaciju koja je hostovana na evolution.voxeo.com
pozivanjem odgovarajućeg broja. Telefonska komponenta VoiceXML servera
uspostavlja vezu. Na osnovu biranog broja ustanovljava se koja je aplikacija u
pitanju, pa se sa internog hosta povlači i izvršava odgovarajući VXML dokument.
Ovaj VXML dokument (transport_and_destination_choice.vxml) je statički i
izvršava dve akcije. Prva od korisnika prikupi neophodne podatke, kriterijume za
pretragu baze podata, a druga prikupljene podatke prosledi PHP skriptu na
udaljenom Apache serveru na dalje procesuiranje.
Da bi se pretražila baza podataka predviđeno je da korisnik unese dva
podatka. To su prevozno sredstvo i destinacija putovanja.
Korisnik podatke unosi glasovno, tj. izgovaranjem jedne od ponuđenih
opcija. Prevozno sredstvo se unosi pomoću forme čija promenljiva preuzima
vrednost korisnikovog izbora.
Tok izvršenja dokumenta dalje se premešta na menu element koji prikuplja
drugi neophodni podatak- destinaciju. Ovaj dokument je opremljen pomoćnim
funkcijama tj. elementima koji u slučaju da korisnik nije razumeo šta treba da uradi
ili je uneo nepredviđenu vrednost, usmeravaju korisnika dodatnim obaveštenjima i
ponavljaju proceduru prikupljanja podataka do konačnog ispravnog odabira
prevoznog sredstva i destinacije. Nakon što su neophodni podaci prikupljeni,
izvršenje programa se prebacuje na udaljeni Apache server (atbhost.net), odnosno
na skript search_departures.php koji prihvata podatke koji su mu prosleđeni putem
query stringa. PHP skript se nalazi ugnežđen unutar VXML dokumenta, što znači
da će izvršenjem skripta biti generisan VXML dokument. Search_departures.php
se izvršava tako što se povezuje na odgovarajucu bazu podataka na MySQL
serveru.
SQL baza podataka pod nazivom departures nalazi se na MySQL serveru
u okviru atbhost.net Apache servera. Baza podataka ima tri tabele: bus, train i
airplane, koje čuvaju podatke o polascima sa prevoznim sredstvima: autobus, voz,
avion. Sve tri tabele imaju jednaku strukturu, po četiri polja: id, grad, vreme,
ampm. Gde atribut grad predstavlja destinaciju, a atributi vreme i ampm
jednoznačno definišu vreme polaska.
Nakon uspešnog povezivanja na bazu podataka, korišćenjem podataka
primljenih putem query stringa vrši se upit nad SQL bazom podataka. Zatim se na
osnovu rezultata koje vrati MySQL server generiše dinamički deo VXML
dokumenta. Ovaj generisani deo može imati jednu od sledećih sadržina:
• U slučaju da je upit uspešno izvršen i da su u bazi podataka pronađeni
jedan ili više slogova koji odgovaraju kriterijumima pretrage, izlistaće se sva
vremena polazaka ka određenoj destinaciji sa željenim prevoznim sredstvom.
• U slučaju da je upit uspešno izvršen i da nije bilo slogova koji odgovaraju
zahtevanim kriterijumima, ovaj deo sadržaće obaveštenje o nepostojanju polazaka
ka željenoj destinaciji sa traženim prevoznim sredstvom.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
104
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
• Ukoliko se javi neka greška prilikom upita, sadržaće obaveštenje o tome da
je nastala greška na sistemu.
Ovako generisan, VXML dokument će se po izvršenju PHP skripta,
proslediti nazad VoiceXML serveru, koji će interpretirati dokument korisniku,
odnosno dati korisniku rezultate pretrage po zadatim kriterijumima. Na kraju se
pomoću goto elementa izvršenje ponovo prebacuje na dokument
transport_and_destination_choice.vxml, koji će se ponovo izvršiti od početka i
time omogućiti korisniku da izvrši novu pretragu.
1. Aplikacija: Welcome to traveling service. I will be your guide.
2. Aplikacija: Please choose desired kind of transportation.
3. Korisnik: Bus
4. Aplikacija: This is bus menu. Please choose desired destination.
For instance, if you wonna travel to Paris say Paris! For list of
available destinations, say help. Please say your choice:
5. Korisnik: London
6. Aplikacija: Departures for London are:
10 hours and 5 minutes AM
11 hours and 45 minutes AM
2 hours and 5 minutes PM
10 hours and 45 minutes PM
7. Aplikacija: Thank you for using our telephone service.
Listing 2. Jedan od mogućih izgleda toka izvršenja aplikacije
Napomena: kompletan listing dokumenta transport_and_destination_choice.vxml i
skripta search_departures.php može se pronaći na adresi:
https://termoenergetika.co.rs/listing.pdf.
4. ZAKLJUČAK
U ovom radu je prezentovana jedna od mogućih primena VoiceXML
tehnologije koja u kombinaciji sa ostalim pomenutim tehnologijama predstavlja
dobru bazu za kreiranje složenih aplikacija sa glasovnim interfejsom.
Da bi sistem koji je izrađen u ovom radu mogao biti potpuno praktično
upotrebljiv i pristupačan za komercijalnu upotrebu, neophodno je obezbediti jednu
od dve pogodnosti:
• Zakupiti hosting na jednom od dva pomenuta VoiceXML servera i
obezbediti dostupnost putem klasične telefonske linije. Napomena: nedostatak
ovakvog pristupa je što bi korisnici morali da pozivaju broj u inostranstvu da bi
pokrenuli aplikaciju.
• Obezbediti softversko/hardversko rešenje koje bi prihvatalo dolazne pozive
na preodređenoj telefonskoj liniji i predstavljalo posrednika između korisnika koji
se nalazi na klasičnoj telefonskoj liniji i VoiceXML servera kome se pristupa
putem nekog softverskog telefona.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
105
5. LITERATURA
[1] VoiceXML Tutorial, BeVocal Inc. (april 2009)
[2] VoiceXML Programmer’s Guide, Bevocal Inc. (april 2009)
[3] Mark Miller, VoiceXML:10 Projects to Voice Enable Your Web Site,
Wiley Publishing Inc.
[4] Razni autori, PHP Manual, PHP Documentation Group.
[5] PHP/MySQL Programming for the Absolute Beginner, Andy Harris,
Premier Press.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
106
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
107
TRANSFER I KONVERZIJA PODATAKA IZMEĐU C I
MATLAB-A
Biljana Savić1, Vlade Urošević1, 2
REZIME
U radu je dat prikaz rešavanja problema koji se javljaju pri konverziji i transferu
podataka izmedju MATLAB-a i C jezika. Dati su primeri prevođenja Matlab koda u
ekvivalentan C kod, kao i problemi i rešenja koja se javljaju u samom prevođenju.
Ključne reči: programiranje, konverzija podataka, transfer podataka.
DATA TRANSFER AND CONVERSION
BETWEEN C AND MATLAB
ABSTRACT
In this paper is presented an example of a solution of a problem which occurs
when converting and transfering of data between MATLAB and C language. We have
given examples of the MATLAB code transfer into the equivalent C code, as well as
problems and solutions which can happen.
Key words:. Programing, data conversion, data transfer.
1. UVOD
Ne postoji brži i širi razvoj u nauci u poslednjih nekoliko decenija nego što
je razvoj informacionih tehnologija. Ovako brz razvoj u svim sferama karakteriše
visoka stopa ulaganja u razvoj i istraživanje, veliki napredak i brojne promene od
hardvera, operativnih sistema, aplikativnih softvera do programskih jezika. Ovo
ima za posledicu moguće teškoće u transferu i konverziji podataka u okviru ovih
tehnologija.
Mnogi projekti i obrada podataka na nekom delu zahtevaju prevođenje
MATLAB koda u ekvivalentan C kod. Dok su zahtevi C koda dosta različiti, neke
greške u prevođenju su iste u svim aplikacijama. Mnogi od ovih problema
proizilaze iz činjenice da je Matlab u suštini interpreterski jezik. Zbog toga, on ne
zahteva poznavanje tipa, oblika, dimenzije ili postojanje bilo koje promenljive ili
funkcije do njenog izvršenja.
1
2
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Tehnički fakultet, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
108
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
1.1. Lista najčešćih uzročnika ili problema kod grešaka
• Index prvog člana u nizu u Matlab-u je 1, a u C-u 0.
• U Matlabu su elementi u kolonama glavni, a u C-u to su elementi
redova.
• Matlab je baziran na vektorima. To može učiniti prevođenje još
složenijim i težim. U suštini:
- Proste operacije nad vektorima se moraju zameniti sa petljom.
- Operatori (kao što je npr. Operator za množenje ‘*’) u Matlabu
predstavlja različite operacije u zavisnosti od tipa operanada.
- Matlab ima veoma proste i moćne operacije nad vektorima kao što
su povezivanje u grupu”[]” i operator kolone „x(:)” ili „end”
konstrukcija, koje mogu biti teške za uklapanje sa C-om.
• Matlab podržava „polimorfizam”, dok ga C ne podržava. U Matlabu se
mogu napisati generičke funkcije koje mogu da obrađuju različite
tipove ulaznih parametara. U C-u svaki parametar ima jedan definisan
tip, koji se ne može menjati.
• Matlab podržava dinamičko proširivanje I dimenzionisanje nizova, dok
C kod zahteva prostor koji će biti eksplicitno alociran korišćenjem
funkcija malloc/free.
• Matlab sadrži veliki set biblioteka koje nisu dostupne C-u.
Implementacija takvih funkcija zahteva pisanje novog koda. Nekad
postoje biblioteke i funkcije koje su dostupne platformi na kojoj
radimo, ali integracija sa njima može biti problematična.
• Matlab omogućava ponovno korišćenje iste promenljive u različitim
kontekstima (različiti tipovi podataka). C to ne dozvoljava, svaka
promenljiva ima svoj jedinstveni tip.
Kao što se može videti, proces prevođenja u C kod iz Matlaba je teži nego
što inače izgleda.
Kada se konvertuje MATLAB kod u C, prva stvar koju treba uraditi je
opis ulaznih parametara te funkcije. Sve to je neophodno jer je MATLAB
interpreterski jezik i ne zahteva deklaraciju promenljivih koje koristi. Matlab
promenljive imaju oblik koji nije dostupan u C-u i to je zaista komplikovana stvar.
Kao npr.:
• Mogućnost da promenljive imaju više parametara.
• Matlab tip podataka koji nisu ekvivalentni sa C-om, kao sto su polja
nizova “cell arrays”, skup heterogenih tipova podataka u jednom nizu.
1.2. Primeri konverzije
Sa definisanim ulaznim parametrima, možemo samostalno prevesti
MATLAB kod. Kao ilustracija prevođenja Matlab koda u C data su tri primera.
Primer 1.
Dati MATLAB kod uzima vektor ‘x’ i vraća dve vrednosti, sortirane u
rastućem poretku, koje su veće od date vrednosti promenljive treshold.
U MATLAB-u, ovo je laka funkcija:
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
109
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
function y = examplel (x, threshold)
y = x(x > threshold) ;
y = sort(y) ;
y = y(3:end);
Poziv funkcije u glavnom prozoru:
» example1([4 6 2 566 32], 3)
ans =
32
566
Čak i ovaj trivijalan primer, koji ne kristi složene matrice, pravi mnoge
probleme kada se implementira u C.
Tabela 1: Prikaz problema i rešenja u prevođenju koda na primeru 1.
Problem
Rešenje
x (x>treshold) vraća niz nepoznatih dimenzija,
koji sadrži samo one vrednosti koje su veće od
“treshold”.
Sort može, a i ne mora biti dostupna kao
program u C biblioteci.
Isto ime ‘y’ je krišćeno više puta za rešavanje
različitih kvantiteta različitih dužina.
Deo koda 3:end treba pažljivo razmotriti.
Mora se utvrditi broj vraćenih elemenata, a
onda se alocira potrebna količina memorije za
to.
Mora se napisati ili naći implementacija za
sort program.
U C-u ovo zahteva korišćenje različitih
promenljivih i alociranje memorije.
U C-u se moraju zadržati sve vrednosti
počevši od indeksa 2, lako je napraviti grešku
dalje u kodu. Ovaj problem je jako nezgodan
kod višedimenzionih nizova.
Primer implementacije. Dat je kod napisan u C-u
funkcija koju treba implementirati):
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
(gde je „my_sort”
110
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Primer 2. Polimorfizam
MATLAB ne zahteva poznavanje tipa ulaznih parametara. To znači da
jedna funkcija može biti pozvana sa različitim argumentima. Pored toga, operator
množenja ‘*’ u Matlab-u može izvršavati unakrsan proizvod, množenje element po
element, zavisno od operanada.
U ovom slučaju, funkcija “polymorph” prikazuje dva vrlo različita
izračunavanja u računanju sa ‘a’ i ‘b’:
• Za ‘a’ računa standardni vektor ‘x_complex_matrix’ koji je +30.
• Za ‘b’ računa sumu množenja ‘x_complex_matrix’ sa skalarom
(‘x_real_scalar’). Rezultat je 12-6i.
Poziv funkcije u MATLAB-u:
Kada se ovo prevodi u C, potrebno je napisati dve različite funkcije za
‘polymorph’.
Tabela 2: Prikaz problema i rešenja u prevođenju koda na primeru 2.
Problem
Rešenje
“polymorph” može imati za argumente
i matricu i skalar.
Moraju se napisati dve različite C funkcije.
Ovaj primer je lak, ali u primerima iz
realnog života to može da bude veoma
težak zadatak.
Mora se prepoznati svaka od datih značenja
određenog operanda u Matlabu, pa tek onda
se prevodi u C u odgovarajući set
konstrukcija.
Operator množenja može da predstavlja
različite operacije, zavisno od tipa
operanada.
Primer izgleda tih funkcija napisanih u C-u, sa pretpostavkom da znamo da
ulazna matrica ima 10 elemenata.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
111
Primer 3. Suočavanje sa neočekivanim proširenjem niza
Jedan od najčešćih primera u svakodnevnom radu je neočekivano
proširenje već unapred definisane dimenzije niza. Npr. U Matlabu niz ‘x’ ima 14
elemenata i to je dovoljno za njegovo definisanje. U C-u bi moralo da se naglasi da
niz ‘x’ ima 14 realnih promenljivih ‘double x[14]’. Posle simulacije brojanja i
debagovanja, neusaglašenost između Matlab i C koda je u tome što je niz dužine 15
(u nekim posebnim slučajevima). To je C kod čitao kao nekorektnu vrednost.
MATLAB, dozvoljava da se napišu sledeći iskazi:
Ako N u nekom trenutku bude 15, neće se pojaviti nikakvo obaveštenje,
‘x’ će automatski biti proširen na 15 elemenata. Ali to se neće desiti u C-u.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
112
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
2. AUTOMATSKO GENERISANJE ANSI C KODA IZ IZVORNOG
MATLAB KODA
Kada se napravi validan algoritam i kod u MATLAB-u, uobičajen sledeći
korak je implementacija algoritma. Tokom implementacione faze, algoritam može
imati više različitih oblika:
• prototip C koda, pozvan iz MATLAB-a.
• ANSI C kod je pokrenut samostalno na računaru.
• C kod je optimizovan za određeno sistemsko okruženje ili arhitekturu.
Sve ovo zahteva prevođenje MATLAB-ovog M-koda u C kod. Ručno
prevođenje koda je teško i puno problema i grešaka. Brzina MCS automatski
generisanog ekvivalentnog C koda iz Matlab koda je jako bitna. Catalystic MCS
algoritam kreira prototipove i implementacije u minutu, a ne danima ili nedeljama
kao što to traje kada se ručno prevodi kod, slika 1. Suština ovog novog
automatizovanog procesa je što omogućava početak implementacije, dok se
algoritam još menja. Sve ovo programerima mnogo olakšava posao i skraćuje
vreme izrade potrebnih aplikacija.
Slika 1: Šema automatskog generisanja Matlab koda u C kod
pomoću programa Catalystic MCS
MCS program omogućava korisnicima:
• Generisanje C koda iz MATLAB koda, i dobijanje čitkog C koda.
• Čuvanje imena promenljivih i funkcija iz originalnog M koda.
• Slaganje fajl strukture i funkcijske hijerarhije u M kodu.
• Opciono umetanje originalnog MATLAB koda kao komentar u generisan
C kod.
• Unakrsna-provera Matlab i generisanog C koda pitem GUI-a.
MATLAB podrška
MCS podržava veliki podskup MATLAB-ovih simbola, uključujući i mnoge
uobičajene funkcije:
• Operatori: aritmetički, za rad sa matricama, logički i operatori za rad sa
bitovima,
• Tipovi podataka: realni/kompleksni, logički, strukture,
• Konstante,
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
•
•
•
•
•
113
Lokalne i globalne promenljive,
Skalari, vektori, matrice, n-dimenzionalni nizovi,
Konstrukcije kontrole toka programa: if-then-else, for loops, while loops,
switch,
Matematičke funkcije (e.g. sqrt, sin, atan),
Nabrojivi tip podatka i dr.
Primeri MCS GUI koji omogućava korisnicima unakrsnu probu M i C koda i
automatsko generisanje C koda.
Slika 2: Primer automatskog generisanja Matlab koda u C kod
pomoću programa Catalystic MCS
3. ZAKLJUČAK
Pojedini programerski zahtevi koji ne mogu da se reše u Matlabu
premošćeni su korišćenjem programskog jezika C. Iz tih razloga, bitno je znati
razlike Matlab-a i C-a, koje su u ovom radu opisane. U tom slučaju, prevođenje
koda ne bi trebalo da bude problem. Ručno prevođenje koda je teško, zato je pored
ručnog prevođenja objašnjen program Catalystic MCS koji kreira prototipove i
implementacije u minutu. Ovaj program omogućava korisnicima generisanje C
koda iz Matlab koda, što programerima mnogo olakšava posao.
4. LITERATURA
[1] http://titan.fsb.hr/čmvrdolja/matlab/node20.html, Decembar 2009.
[2] http://agilityds.com/products/matlab_based_products/mcs/default.aspx,
Decembar 2009.
[3] http://www.mathworks.com/, Decembar 2009.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
114
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
115
DETERMINANTE DINAMIČKOG UPRAVLJANJA
POSLOVNO-PROIZVODNIM SISTEMIMA
R. Đukić 1, D. Milanović2, M. Klarin3, J. Jovanović 1
REZIME
U radu je prikazan teorijski model za dinamičko uravnoteženje i upravljanje
složenim poslovno-proizvodnim sistemima koji respektuju specifične uslove u kojima se
odvijaju reprodukcioni tokovi, ulogu proizvoda kao generatora svih zbivanja i ključne
determinante održivog razvoja.
Ključne reči: proizvodni sistemi, upravljanje, modeli.
DETERMINANTS OF THE DYNAMIC MANAGING OF THE
BUSINESS-PRODUCTION SYSTEMS
ABSTRACT
This paper deals with a theoretical model for dynamic balancing and managing of
the complex business-production systems wich respect the specific conditions in wich the
reproduction processes are held, and the importance of a product as a key generator and a
determiner of the sustained development.
Key words: production systems, management, models.
1. UVOD
Tehnološki nivo industrije u Srbiji zamrznut je više od 20 godina i ako se
uzmu u obzir razaranja NATO-a onda je slika još poraznija. Mlade generacije sve
manje se opredeljuju da studiraju tehniku, dok se dobar deo iskusnog kadra
preorijentisao na druge grane privrede. Tvrdi se da velika preduzeća treba
transformisati, a nacionalnom strategijom razvoja i nacionalnim investicionim
planom podsticati preduzetništvo, otvaranje i razvoj malih i srednjih preduzeća.
Klasterska konfiguracija malih i srednjih preduzeća u privrednom okruženju Čačka
odgovara velikim preduzećima od kojih je većina u procesu tranzicije nestala.
Drugim rečima, da nije bilo velikih i složenih poslovno-proizvodnih sistema ne bi
bilo ni manjih. Postavlja se pitanje: Da li će i kada će procesima sinteze (MSP)
doći do njihovog ukrupnjavanja i stvaranja velikih sistema? Srbija ne može da
opstane ako nema jaku tehnološku kičmu. Treba stvoriti odgovornu nacionalnu
strategiju za opstanak industrije na fundamentu novih proizvoda, novih tehnologija
i organizacije. Tehnologija, organizacija i marketing integrisani putem
1
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Mašinski fakultet, Beograd
3
Tehnički fakultet, Zrenjanin
2
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
116
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
menadžmenta u odgovarajuću proizvodnu doktrinu, predstavljaju trojstvo održivog
razvoja i ključne determinante dinamičkog upravljanja poslovno-proizvodnim
sistemima (PPS).
Priroda ovih sistema, zahtev za upravljanjem, otvorenost i ograničenja u
okviru kojih funkcionišu nameću sistemski pristup pri njihovom modelovanju. Sa
druge strane, uloga proizvoda kao generatora svih zbivanja unutar i izvan PPS-a
opredeljuje situacioni pristup i linovativnu proizvodnu doktrinu.
Upravljanje ovim sistemima izuzetno je komplikovano jer zahteva da se
sistem jednoznačno definiše i opiše adekvatnim matematičkim modelom
(jednačine, nejednačine, relacije, grafovi) što je u suprotnosti sa njegovom
stohastičkom prirodom. Ovi sistemi istovremeno su realni, složeni, stohastični i
dinamični. Od njih se zahteva da imaju sposobnost adaptacije i da stabilno
funkcionišu, što prevashodno zavisi od postavljenih ciljeva i usvojene strategije.
Kriterijuma upravljanja ima više, teško ih je sve obuhvatiti jednom funkcijom pa
čak i kvantifikovati.
2. KOMPANIJA SLOBODA – ČAČAK
Od složenih poslovno-proizvodnih sistema na teritoriji Opštine Čačak još
uvek egzistira Kompanija Sloboda koja je, pre svega, zahvaljujući entuzijazmu i
zalaganjem menadžmenta i svih zaposlenih, uspela da opstane na privrednoj karti
Srbije. Od osnivanja (1948) pa do danas, Sloboda svoju budućnost zasniva na
razvoju sopstvenih kapaciteta, velikom broju proizvoda kako u namenskom tako i u
tržišnom proizvodnom programu, novom načinu proizvodnje, saradnji sa drugim
kooperantima i na realnim ekonomskim pokazateljima poslovanja.
Poslednja dekada 20.veka donela je veliki preokret u načinu poslovanja,
razvoja i tržišnog nastupa. Političko i ekonomsko razdruživanje zemlje imalo je za
posledicu raspad Jugoslavije. Novonastala situacija podrazumeva:
- smanjenje primarnog tržišta od 20 miliona ljudi na tržište od 8 miliona
- zaustavljen protok robe, ljudi i kapitala,
- gubitak kooperanata i dobavljača,
- oteženo snabdevanje i prodaja na eksternom tržištu (uvoz-izvoz) zbog
sankcija i blokade koji su uvedeni odlukom Ujedinjenih nacija,
- ogromnu inflaciju koja je imala razarajući efekat na poslovanje i
opstanak privrednih subjekata,
- zbog pokidanih veza sa inostranstvom izgubljeno je svetsko tržište
tako da je Sloboda ostala bez proizvodnih i poslovnih kontakata koji su
građeni decenijama i bili „alfa i omega” dotadašnjeg uspeha.
U proleće 1995. godine, posle ukidanja sankcija Jugoslaviji, Sloboda je
ponovo bila u stanju da nastupi na svetskom tržištu i da počne novi ciklus uspešnog
poslovanja i razvoja sa izmenjenim proizvodnim programom u odnosu na 1990.
godinu. Za nepunu godinu dana kompanija se ponovo vratila na tržište i uspostavila
veze sa domaćim i stranim firmama sa kojima je i ranije sarađivala. Nakon pedeset
godina rada (1948-1998.) u kompaniji radi oko 5.000 radnika koji ostvaruju
godišnji prihod od preko 120.000.000 US$, od čega, 25% proizvodnje izvozi u
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
117
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
vrednosti od 30.000.000 US$. U proleće 1999. godine, nakon bombardovanja od
strane najmoćnije vojne alijanse – NATO, Kompanija Sloboda, kao i ostala
industrijska preduzeće Čačka, doživela je strahovita razaranja objekata, opreme i
infrastrukture. U prvoj deceniji 3. milenijuma, tržišni program zasnovan na
proizvodnji aparata za domaćinstvo delimično je obnovljen. Međutim, zbog
tehnološkog zaostajanja i velike konkurencije njegov opstanak je nezamisliv bez
pronalaženja strateškog partnera koji će značajnije da investira u proizvodne
kapacitete i nove proizvode. Namenska proizvodnja kao centralna proizvodna
celina uspešno se vratila na svetsku scenu pri čemu se njen opstanak zasniva na
izvozu koji je ponovo dostigao zavidni nivo.
Na slici 1 prikazano je kretanje zaposlenih radnika u Kompaniji Sloboda u
periodu 1948.-2008., a na slici 2 kretanje fizičkog obima proizvodnje FSP u
(nč/god) u periodu 1978.-2008.
5x106
Z
7000
6
6000
4x10
5000
3x106
4000
2x106
3000
2000
1x106
1000
10
20
30
40
50
60
Slika 1: Kretanje zaposlenih radnika
od 1948(t =1) do 2008(t = 61)
5
10
15
20
25
30
Slika 2: Kretanje ostvarenog obima
proizvodnje od 1978(t=1)
do 2008(t=31)
U periodu od 1978(t=1)–1988(t=11) obezbeđena je puna zaposlenost
proizvodnih kapaciteta a realizacija robne proizvodnje kreće se oscilatorno u
rasponu od 3.200.000–4.900.000 (nč/god) obezbeđujući natprosečne finansijske
rezultate. Od 1989(t=12)–1998(t=21) godine fabrika beleži konstantan pad
proizvodnje koji se kreće od 2.500.000–600.000 (nč/god) i posluje na ivici
rentabiliteta ili sa gubicima. Loši poslovni rezultati posledica su: političkog i
ekonomskog razdruživanja zemlje, građanskog rata, sankcija i blokada. Treći
period 1999(t=22)–2008(t=31) započinje bombardovanjem zemlje od strane NATO
alijanse. U ovom periodu fizički obim proizvodnje ima uzlazni trend i kreće se od
350.000–1.050.000 (nč/god).
3. STRATEGIJA – UPRAVLJANJE – PERFORMANSE
Na osnovu teoretskih razmatranja, vodeći računa o specifičnostima kojima
se odlikuju fabrike namenske proizvodnje, izvršen je izbor ključnih entiteta i
njihovih atributa važnih za dinamičko upravljanje ovim poslovno-proizvodnim
sistemima (slika 3).
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
118
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Slika 3: Prikaz entiteta, najvažnijih atributa i njihov uticaj na dinamičko
upravljanje proizvodnim sistemima namenske proizvodnje
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
119
Politički, vojni i ekonomski savezi u regionalnim i svetskim okvirima,
globalni svetski procesi i pretnje, državna strategija i odbrambena doktrina zemlje
neposredno utiču na formiranje strategijskih promenljivih, dok proizvodna doktrina
i očekivane perfomanse sistema utiču na promenljive upravljanja. Okruženje,
proizvodni program, tehnologija, veličina i organizacija PPS-a, preko
odgovarajućih atributa, formiraju spoljašnje i unutrašnje promenljive (varijable) sa
kojima opisujemo stanja sistema. Uticaj okruženja, na globalnom nivou, opisujemo
sledećim atributima: nesigurnost (velike pretnje po opstanak preduzeća),
neizvesnost (smer promena u okruženju), heterogenost (različita tržišta),
restriktivnost (veliki broj ograničenja) i konkurencija (više preduzeća sa istim ili
sličnim proizvodnim programom).
Strategija obuhvata misiju, ciljeve, politiku i načine njihovog realizovanja
kako bi se harmonizovao odnos poslovnog sistema i sredine. Očigledno je da izbor
strategije zavisi od nadležnih državnih organa, top menadžmenta preduzeća i
njihove sposobnosti da predvide buduća stanja sistema u vremenu i prostoru.
Osnove poslovne strategije postavljene su u radovima iz teorije igara i industrijske
dinamike. U obimnoj literaturi i praksi susrećemo se sa šest grupa strategija:
1. Povećanje učešća poslovnog sistema na tržištu uz znatna finansijska
ulaganja,
2. Zadržavanje postojećeg udela na tržištu,
3. Povećanje proizvodnje (izlaza iz sistema) kroz bolje korišćenje
poslovnih resursa,
4. Usmeravanje poslovnog sistema na određene segmente tržišta,
5. Preorijentacija poslovnog sistema na nove proizvode i tržišta, i
6. Defanzivna strategija zasnovana na deinvestiranju i obustavljanju
poslovnih aktivnosti.
Upravljanje sistemom možemo definisati kao skup aktivnosti kojima se
deluje na sistem sa namerom da se postignu unapred zadate perfomanse. Problem
upravljanja svodi se na izbor: dimenzija proizvodne doktrine (usisavanje, tačno na
vreme, optimalne serije, minimalne zalihe, proizvodnja bez greške,
racionalizacija), dimenzija strategije (rizikovanje, predviđanje, analitičnost),
ključnih entitela kojima se upravlja (proizvodni proces, troškovi, kvalitet),
performansi sistema (proizvodni program, proizvodni ciklus, korišćenje kapaciteta,
finansijski efekti), i vektora upravljanja (model, kriterijum upravljanja, ograničenja
upravljanja i simulacioni procesi orijentisani ka optimizaciji).
U cilju postizanja optimalnih perfomansi, često je potrebno kombinovati
više tipova strategija iako jedna najčešće dominira. U proteklom vremenskom
periodu FSP Sloboda primenila je strategiju inoviranja proizvoda i usmeravanja
poslovnog sistema na određene segmente tržišta koji obezbeđuju izvoz, uz
zadržavanje postojećeg udela na domaćem tržištu. Upravljanje troškovima i
optimizacija proizvodnje, kroz bolje korišćenje proizvodnih resursa, bili su na
marginama poslovne politike zahvaljujući osetno većim cenama i značajnom
učešću izvoza u fizičkom obimu proizvodnje. Međutim, jaka konkurencija, niže
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
120
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
cene i manji obim proizvodnje uslovljavaju da preduzeće posluje na ivici
rentabiliteta ili sa gubicima. Imajuči u vidu napred izrečenu konstataciju potrebno
je usvojiti strategiju zasnovanu na analizi proizvoda i tržišta uz usmeravanje
poslovnog sistema na bolje korišćenje poslovnih resursa.
4. IZBOR FAKTORA I PROMENLJIVIH
Identifikacijom i istraživanjem međusobnog uticaja odabranih entiteta i
njihovih atributa, bavi se kontingentna teorija o organizaciji. Respektujući
kontigentni pristup menadžmentu sve dominantne uticaje na upravljanje PPS-om
svrstaćemo u četiri grupe faktora: programsko-razvojni, tržišno-ekonomski,
tehničko-tehnološki, i organizaciono-proizvodni. Na slici 4 prikazan je model
integrisanih grupa faktora koji obrazuju četiri grupe promenljivih.
Slika 4: Model integrisanih faktora i promenljivih upravljanja
Na upravljanje kao fenomen utiču strukturne promenljive i usvojena
strategija (strategije) sadržana u koordinatama vektora upravljanja. Pod dejstvom
vektora upravljanja, sistem prelazi u nova stanja pri čemu se efekti mere vektorom
perfomansi. Koordinate vektora upravljanja čine modeli: proizvoda, sistema,
podataka, za predviđanje i odlučivanje, za projektovanje proizvodnih ciklusa, za
planiranje, za optimizaciju, i za merenje proizvodnih efekata preko odgovarajućih
pokazatelja proizvoda reprezenata. Vektor perfomansi sistema definiše sledeće
koordinate: optimizacija proizvodnog programa, optimizacija proizvodnih ciklusa,
i maksimalno korišćenje proizvodnih kapaciteta.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
121
5. MULTIKONTIGENTNI MODEL VEZA
Multikontigentni model veza između integrisanih grupa faktora, koordinata
vektora upravljanja i koordinata performansi sistema, uspostavljen je na osnovu
eksperimentalnih istraživanja realizovanih u okviru kontigentne teorije organizacije
kod nas i svetu, istraženih karakteristika FSP Sloboda i višegodišnjeg iskustva
autora (slika 5).
Slika 5: Konačan model faktora i odabranih promenljivih za opis, upravljanje i
merenje performansi u Fabrici specijalnih proizvoda Sloboda
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
122
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
6. ZAKLJUČAK
Polazeći od saznanja, realnih uslova poslovanja i zahteva da domaća
preduzeća metaloprerađivačke industrije uspešno posluju, na primeru odabranog
poslovno-proizvodnog sistema, definisan je multikontigentni model veza između
faktora, promenljivih, koordinata vektora upravljanja i vektora performansi (sl.5).
Složeni poslovno-proizvodni sistemi predstavljaju okosnicu industrijskog a
samim tim i privrednog razvoja svake zemlje. Sa jedne strane, oni podstiču razvoj
srednjih i malih preduzeća kroz razne vidove kooperacije i saradnje. Sa druge
strane, s obzirom na to da poseduju sinergentski efekat, građenjem sistema višeg
nivoa, od njih se traži da potpuno razumeju događaje, konfliktne situacije, postupke
promene stanja i upravljanja kako bi se u uslovima globalizacije poslovanja,
održali u najboljem delu životnog ciklusa. To nije samo zadatak za zaposlene jer i
država treba da podstiče razvoj i opstanak ovih sistema, posebno u uslovima
tranzicije i ekonomske krize. Najnovija događana vezana za opstanak najmoćnijih
kompanija iz oblasti automobilske industrije, u uslovima globalne ekonomske krize
i recesije, potvrđuju navedenu konstataciju. Do skoro zagovaran tržišni način
privređivanja ustupio je, u metodološkom smislu, mesto čitavom arsenalu
administrativnih mera i postupaka, koje su primenile vodeće zemlje sveta da bi
sačuvale svoje proizvodne potencijale i olakšale poslovanje kompanijama u ovoj
oblasti industrije
7.
[1]
LITERATURA
Ansoff I., Corporate Strategy, Penguin Mc Graw Hill, London,
1987.
[2] Burton R., Obel B., Strategic Organizational Diagnosis and Design,
Kluwer Academic Publichers, Boston, 1996.
[3] Donoldson L., The Contigency Theory of Organizations, Sage
Publications, London, 2001.
[4] Đukić R., Dinamičko uravnotežavanje i upravljanje poslovnoproizvodnim sistemima, 29. Savetovanje proizvodnog mašinstva
Jugoslavije sa međunarodnim učešćem, Institut Lola ,Beograd, 2002.
[5] Đukić R., Jovanović J., Teorija i praksa organizacije i proizvodnog
menadžmenta, Festival kvaliteta, Mašinski fakultet Kragujevac,
2009.
[6] Đukić R., Jovanović J., Uticaj ljudskih resursa na dinamičko
upravljanje proizvodnim sistemima, 35. Jupiter konferencija,
Mašinski fakultet Beograd, Beograd, 2009.
[7] Đukić R., Predviđanje i rangiranje mogućih trendova programske
orjentacije, 32. Jupiter konferencija, Zlatibor, 2006 .
[8] Gudić M., Klarin M., Đukić R., i dr., Utvrđivanje raspoloživih
kapaciteta, stepena njihovog korišćenja i projektovanje mera i
preporuka za povećanje prizvodnje u R.O. N.P – „ Sloboda ” –
Čačak, Institut za ekonomiku industrije Beograd, Beograd, 1984.
[9] Grant R., Contemporary Strategy Analisis, Blackwell, London, 1995.
[10] Holt K., Managament and Organization through 100 years,
Technovation, 1999.
[11] Kare-Silver M., Strategy in Crisis, Mc Millan, London, 1997.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
123
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
MODELI STRUKTURE SLOŽENOG PROIZVODA
Jelena Jovanović1
REZIME
Projektni pristup upravljanju proizvodnjom složenog proizvoda nezamisliv je bez
adekvatnog prikaza njegove strukture. Vodeći se tom idejom, respektujući tehnološku
dokumentaciju, teoriju grafova i teoriju skupova, u radu je prikazan jedan od načina za
njegovo modelovanje.
Ključne reči: model, složen proizvod, teorija grafova, upravljanje.
MODELS OF THE STRUCTURE OF A COMPLEX PRODUCT
ABSTRACT
A project approach to the management of the production of a complex product
cannot be imagined without an adequate presentation of its structure. Having in mind that
idea, taking into account the tehnological documentation, graphy theory, set theory, one
way of its modeling is presented in this paper.
Key words: model, a complex product, graph theory, management.
1. UVOD
Upravljati vremenom trajanja poslovnih i proizvodnih aktivnosti koje su
potrebne da bi se obavio proces proizvodnje optimalne količine složenog
proizvoda, uz minimalni protok vremena, maksimalno iskorišćenje proizvodnih
kapaciteta i optimalno angažovanje resursa, postaje imperativ. Složenost proizvoda
nameće višenivovski pristup pri analizi i projektovanju optimalnih rešenja, jer se
proizvodnja elemenata prepliće sa montažom podsklopova, sklopova i finalnog
artikla, pri čemu proizvodne aktivnosti mogu da budu među sobom zavisne, da se
preklapaju ili da budu potpuno nezavisne.
Dizajniranje, šifriranje dokumentacije, izrada i ispitivanje prototipova
predstavljaju najvažnije aktivnosti razvoja proizvoda. Dokumenta koja se stvaraju
u podsistemu razvoja proizvoda su: konstrukcioni crteži, konstrukciona sastavnica
(šema raščlanjavanja) proizvoda, lista delova, uslovi prijema, propisi kvaliteta i
pouzdanosti, recepture i spisak konstrukcione dokumentacije.
Na bazi znanja, uverenja i zahteva okruženja, konstruktor definiše
proizvod uvažavajući pre svega funkcionlni aspekt. U okviru konstrukcione
sastavnice (šeme raščlanjavanja) definišemo funkcionalne nivoe polazeći od
elemenata (delova, pozicija), pa preko spojeva, podsklopova i sklopova definišemo
sastav složenog proizvoda. Na slici 1 prikazana je konstrukciona sastavnica
proizvoda (VG-D24) koji se nalazi u proizvodnom programu Kompanije
1
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
124
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
“Sloboda” Čačak. Proizvod se sastoji od dvanaest delova (Ei, Ki), dva
spoja (SPj), jednog podsklopa (Pj) i dva sklopa (Sk):
VG = {(Ei | i= 1, 8), ( Ki | i= 1, 4), (SPj | j= 1, 2), (Pj | j= 1), (Sk | k= 1, 2)} (1)
Za jednoznačno definisanje svakog elementa (x) skupa VG odnosno grafa
G prikazanog na slici 1 koristimo naziv (N), šifru (Š), i crtež (C):
G(x) = {x | N(x), Š(x), C(x)}
(2)
U modelu složenog proizvoda definisanog pomoću relacija (1) i (2) i grafa
prikazanog na slici 1 prioriteti su dodeljeni funkcionalnim nivoima i
poluproizvodima, pri čemu se gubi osećaj za vremensku dimenziju i značaj
pojedinih poluproizvoda sa tehnološkog i proizvodnog aspekta.
Slika 1: Konstrukciona sastavnica složenog proizvoda VG (D24)
U praktičnoj upotrebi često se koristi tzv. „govoreća” šifra koja treba da
ukaže na položaj dela u strukturi složenog proizvoda. Sa aspekta planiranja i
upravljanja proizvodnjom, model strukture složenog proizvoda i usvojeni atributi
prikazani na slici 1 nisu praktični iz dva razloga:
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
125
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
-
bez obzira na sistem šifriranja nemoguće je utvrditi tačan položaj dela
u konstruktivnoj sastavnici, i
šifra, crtež, naziv (usvojene oznake) teško je koristiti u matematičkom
modelovanju koji je osnova za sve simulacione procese.
2. TEORIJA GRAFOVA
Za rešavanje praktičnih tehničko–ekonomskih i organizacionih problema
često se koriste različiti grafički prikazi i konstrukcije tog problema. Graf koji
odgovara postavljenom problemu može se na odgovarajući način prikazati pomoću
slike, a ograničenja izraziti preko nekih osobina samog grafa čime se omogućava
njegovo rešavanje. Tako se došlo do pojma grafa (G) koji se jednostavno može
definisati pomoću jednog skupa (N) i jedne funkcije (Γ) koja taj skup preslikava u
samog sebe:
G = ( N,Γ )
(3)
Elementi skupa N zovu se čvorovi grafa, grafički se prikazuju kružićima a
obeležavamo ih prirodnim brojevima (1, 2, ..., i, j, ..., n). Svaki par elemenata
(čvorova) skupa N obrazuje luk grafa l = (i, j) koji se najčešće označava malim
slovima latinice, a grafički se prikazuje neprekidnim linijama koje mogu biti
orijentisane. Skup svih čvorova i lukova grafa možemo napisati u sledećem obliku:
G = {(N, L), L = {(i, j)đ j = Γi ∨ i = Γj ∧ (i, j)∈N ćć
(4)
Svaki graf moguće je prikazati pomoću matrice susednih čvorova ili
matrice susednih lukova. U teoriji grafova za dva čvora kažemo da su susedni
ukoliko postoji luk koji ih spaja pri čemu nije bitna orijentacija. Slično tome za dva
luka kažemo da su susedni ukoliko su različiti i imaju bar jedan zajednički čvor.
Jedna od važnih osobina grafa je orijentacija njegovih lukova. U zavisnosti od toga
da li su lukovi orijentisani ili ne, graf može biti orijentisan, neorijentisan ili
mešovit. Niz lukova grafa takvih da završni čvor svakog luka istovremeno
predstavlja i početni čvor sledećeg luka obrazuju put (lanac) grafa, a broj lukova
dužinu puta (lanca). Često je pogodnije da se put grafa definiše pomoću čvorova
preko kojih prolazi, nego pomoću lukova. U tom slučaju možemo uočiti početni i
završni čvor koji ga jednoznačno definišu. Pojam stabla predstavlja jedan od
najvažnijih pojmova u teoriji grafova. Stablo se može posmatrati u dva konteksta i
to ili kao poseban graf (sa svojim svojstvima) ili kao podgraf nekog povezanog
grafa. Prema [5] stablo je povezan graf sa n čvorova i m = n – 1 grana.
Stablo u kome je jedan čvor posebno izdvojen naziva se korensko stablo
[5], a taj čvor se naziva koren stabla. Primeri korenskih stabala prikazani su na slici
2 (neorijentisano, orijentisano, suprotno orijentisano). Kod korenskog stabla
između svakog čvora grafa i korena postoji jedinstven put. Za svaki čvor i može se
uvesti “nivo čvora i” kao rastojanje od čvora i do korena (odnosno, ukoliko se
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
126
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
posmatra orijentisano korensko stablo, onda je to dužina jedinstvenog puta od
čvora i od korena).
1
a
2
b
e
6
d
c
3
f
4
g
7
8
i
10
a) neorijentisano
5
h
9
j
11
b) orijentisano
Slika 2: Korensko stablo
c) suprotno orijentisano
Na slici 2-b prikazan je orijentisan graf koji ima 11 čvorova, 10 lukova i 6
puteva G = (N = 11, L = 10). Čvor 8 je susedan sa čvorovima 5, 10, i 11 a luk a sa
lukovima b, c i d.
3. TEHNIČKO-TEHNOLOŠKA DOKUMENTACIJA
Na osnovu konstrukcione dokumentacije definiše se tehnološki proces
izrade pozicija i montaže sklopova, imajući u vidu količine proizvoda i raspoloživu
proizvodnu opremu. Tehnološka dokumentacija sadrži: tehnološki postupak izrade
(montaže), konstrukcione crteže alata i kontrolnika, šemu kontrolisanja, pregled
potrebnih materijala i alata, propise i uputstva za bezbedan rad. Tehnološki
postupak sadrži: operacijski postupak (spisak operacija sa normativima rada),
detaljnu razradu operacija do nivoa zahvata sa odabranim mašinama, propisanim
režimima obrade i potrebnim alatom, i spisak materijala i delova.
Prilikom razrade tehnološkog procesa, ne remeteći osnovnu funkciju
proizvoda, tehnolog unosi svoje ideje prilagođavajući se raspoloživim proizvodnim
tehnologijama. Na taj način definiše strukturu proizvoda koja respektuje tehnološki
aspekt. Međutim, često u toku proizvodnje dolazi do odstupanja u načinu rada u
odnosu na tehnološku dokumentaciju. To znači da su moguća tri načina za
dobijanje proizvoda od čega su dva zamišljena u konstrukciji i tehnologiji a treći se
realizuje u neposrednoj proizvodnji. Bez obzira na to kako se prikazuje, potrebno je
definisati jednu strukturu proizvoda koja će objediniti sva tri aspekta (funkcionalni,
tehnološki i proizvodni). Na taj način obezbeđujemo preduslov za njenu primenu u
procesima planiranja i upravljanja proizvodnjom.
Tehnološki nivoi ugradnje složenih proizvoda koji su zastupljeni u
proizvodnom programu “Slobode” definisani su pomoću dokumenta Spisak
materijala, pozicija i sklopova. Na slikama 3-8 prikazan je izgled ovog dokumenta
sa potrebnim podacima za definisanje nove strukture proizvoda VG, uvažavajući
tehnološki aspekt.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
127
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
"SLOBODA"
SPISAK
- ČAČAK -
Pog. tehnologija
MATERIJALA, POZICIJA I SKLOPOVA
NAZIV POZICIJE I SKLOPA
Metak upakovan
Naziv materijala
pozicije - sklopa
Red.
broj
POGONA
ŠIFRA:
BR. CRTEŽA
121.000.00
Šifra nomenklatura
Dimenzija,
kvalitet
Jed.
mere
Količina Red.
za 1000 k. broj
1 Okovan sanduk S2
101.020.00
89436
kom.
2 Limena kutija E7
101.003.00
88135
kom.
10
3 Tuljak K4
101.001.00
88085
kom.
1000
4 20 mm PAV metak sa VG S1
121.400.00
89011-A
kom.
1000
5 Uložak E8
101.000.07
kom.
20
D24-86550
Naziv materijala
pozicije - sklopa
Šifra nomenklatura
Dimenzija,
kvalitet
Jed.
mere
Količina
za 1000 k.
10
Izmene:
Veza sa:
broj:
Kopija
datum
OD24-78769
Postavio:
Kontrol:
Odobrio:
Zam-je
List br.
Datum:
Datum:
Datum:
Zam-sa:
Ima lista
3
3
OD24-78769
Slika 3: Spisak materijala, pozicija i sklopova – Metak upakovan
"SLOBODA"
SPISAK
- ČAČAK -
Pog. tehnologija
MATERIJALA, POZICIJA I SKLOPOVA
NAZIV POZICIJE I SKLOPA
Spoj čaure i kapsle
Naziv materijala
pozicije - sklopa
Dimenzija
kvalitet
1 Čaura E1
101.405.01
88028A kom.
2 Inicijalana kapsla DIH K1
101.405.02
15625
BR. CRTEŽA
101.405.00
Šifra nomenklatura
Jed.
mere
kom.
Količina Red.
za 1000 k. broj
Naziv materijala
pozicije - sklopa
D1-87702
Šifra nomenklatura
Dimenzija,
kvalitet
Jed.
mere
Količina
za 1000 k.
1030
1030
Veza sa:
Izmene:
Red.
broj
POGONA
ŠIFRA:
broj:
Kopija
datum
OD1-84522
Postavio:
Kontrol:
Odobrio:
Zam-je
List br.
Datum:
Datum:
Datum:
Zam-sa:
Ima lista
2
2
OD1-84522
Slika 4: Spisak materijala, pozicija i sklopova – Spoj čaure i kapsule
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
128
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
"SLOBODA"
SPISAK
- ČAČAK -
Pog. tehnologija
MATERIJALA, POZICIJA I SKLOPOVA
NAZIV POZICIJE I SKLOPA
Metak-sklop
Naziv materijala
pozicije - sklopa
Red.
broj
1 Spoj caura i kapisle SP1
Barutno punjenje-barut
NCD-06 K2
2
3 Vezbovna granata P1
POGONA
ŠIFRA:
121.400.00
Šifra nomenklatura
Dimenzija,
kvalitet
Jed.
mere
101.405.00
87702
kom
SNO-1188
121.440.00
BR. CRTEŽA
89003A
Količina Red.
za 1000 k. broj
Naziv materijala
pozicije - sklopa
D24-89011-B
Šifra nomenklatura
Dimenzija,
kvalitet
Jed.
mere
Količina
za 1000 k.
1020
kg.
32.3
kom
1020
Izmene:
Veza sa:
broj:
Kopija
datum
OD24-78787
Postavio:
Kontrol:
Odobrio:
Zam-je
List br.
Datum:
Datum:
Datum:
Zam-sa:
Ima lista
2
2
OD24-78767
Slika 5: Spisak materijala, pozicija i sklopova – Metak-sklop
"SLOBODA"
SPISAK
- ČAČAK -
Pog. tehnologija
MATERIJALA, POZICIJA I SKLOPOVA
NAZIV POZICIJE I SKLOPA
Vezbovna granata
Red.
broj
Naziv materijala
pozicije - sklopa
Šifra Dimenzija,
nomenklatura
kvalitet
Količina Red.
za 1000 k. broj
102.441.00 804598- kom
B
120.440.09 86140 kom
1020
3 Inertno punjenje E4
515.001.95
kg.
12.5
RC-195
BR. CRTEŽA
121.440.00
Jed.
mere
2 Lazni upaljac E5
1 Spoj košuljice i prstena SP2
POGONA
ŠIFRA:
Naziv materijala
pozicije - sklopa
D24-89003-A
Šifra nomenklatura
Dimenzija,
kvalitet
Jed.
mere
Količina
za 1000 k.
1020
Izmene:
Veza sa:
broj:
Kopija
datum
OD24-78764
Postavio:
Kontrol:
Odobrio:
Zam-je
List br.
Datum:
Datum:
Datum:
Zam-sa:
Ima lista
3
3
OD24-78764
Slika 6: Spisak materijala, pozicija i sklopova – Vežbovna granata
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
129
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
"SLOBODA"
SPISAK
- ČAČAK -
Pog. tehnologija
MATERIJALA, POZICIJA I SKLOPOVA
NAZIV POZICIJE I SKLOPA
Spoj košuljice i vodećeg prstena
Naziv materijala
pozicije - sklopa
Red.
broj
POGONA
ŠIFRA:
1 Košuljica (otpresak) E2
2 Vodeći prsten E3
Šifra Dimenzija,
nomenklatura
kvalitet
BR. CRTEŽA
102.441.00
Jed.
mere
Količina Red.
za 1000 k. broj
101.441.01/1
kom.
1050
101.441.02
kom.
1050
Naziv materijala
pozicije - sklopa
Šifra nomenklatura
Dimenzija,
kvalitet
Jed.
mere
Izmene:
Veza sa:
broj:
Količina
za 1000 k.
Kopija
datum
OD2G-77259
Postavio:
Kontrol:
Odobrio:
Zam-je
List br.
Datum:
Datum:
Datum:
Zam-sa:
Ima lista
8
8
OD2G-79416
Slika 7: Spisak materijala, pozicija i sklopova – Spoj košuljice i vodećeg prstena
"SLOBODA"
SPISAK
- ČAČAK -
Pog. tehnologija
MATERIJALA, POZICIJA I SKLOPOVA
NAZIV POZICIJE I SKLOPA
Okovan sanduk
Naziv materijala
pozicije - sklopa
BR. CRTEŽA
101.020.00
Šifra Dimenzija,
nomenklatura
kvalitet
Jed.
mere
1 Drveni sanduk E6
101.021.00
kom.
1000
2 Elementi za okivanje K3
101.022.00
kom.
1000
88134
Količina Red.
za 1000 k. broj
Naziv materijala
pozicije - sklopa
D1AS-88584
Šifra nomenklatura
Dimenzija,
kvalitet
Jed.
mere
Veza sa:
Izmene:
Red.
broj
POGONA
ŠIFRA:
broj:
Količina
za 1000 k.
Kopija
datum
OD1-77780
Postavio:
Kontrol:
Odobrio:
Zam-je
List br.
Datum:
Datum:
Datum:
Zam-sa:
Ima lista
3
3
OD1-77780
Slika 8: Spisak materijala, pozicija i sklopova – Okovan sanduk
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
130
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
4. MODEL STRUKTURE SLOŽENOG PROIZVODA
U cilju prevazilaženja navedenih nedostataka konstrukcione sastavnice,
respektujući tehnološki i proizvodni aspekt, koristeći teoriju grafova, hijerarhijski i
vektorski način za definisanje položaja poluproizvoda, strukturu proizvoda VG
opisaćemo orijentisanim korenskim stablom (grafom) prikazanim na slici 9.
PČ 1
x1
UČ1
I nivo
2
II nivo
x11
x12
UČ2 3
x112
x111
UČ4
UČ3
UČ5 10
9
8
x121
x113
ZČ4
x1111
x1131
x1112
UČ6
13
14
ZČ7
ZČ8
18
ZČ11
4
ZČ1
5
ZČ2
x122
15
16
6
ZČ3
7
III nivo
11
12
ZČ5
ZČ6
IV nivo
x1132 x1133
ZČ9
x11311
x14 x15
x13
17
ZČ10
V nivo
x11312
19
ZČ12
Slika 9: Orijentisan graf strukture proizvoda VG
Prvi nivo opisa u grafu predstavlja nivo završne montaže ili pakovanje
artikla. Ostale nivoe definišu poluproizvodi počev od sklopova, podsklopova,
spojeva, pa zaključno sa elementima. Nivoi ugradnje definisani su po principu
„usisavanja” počev od najvišeg (prvog) do najnižeg (petog). Lukove označavamo
vektorski sa x (oznaka) pri čemu (oznaka) definiše položaj luka u grafu. Na prvom
nivou koristimo jedan broj (i) na drugom dva (i, j) na trećem tri (i, j, k) pa
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
131
zaključno sa (i, j, k,…, n). Označavanje susednih lukova na sledećim nivoima vrši
se uvek s leva na desno dopisujući na oznaku susednog luka, sa prethodnog nivoa,
broj iz skupa prirodnih brojeva. Koristeći teoriju skupova strukturu proizvoda
možemo opisati preko relacije (5):
X1 ={{x1ć, {(x11, x12, x13, x14, x15)ć, {(x111, x112, x113), (x121, x122)ć,
{(x1111, x1112), (x1131, x1132, x1133)ć, {x11311, x11312ćć
(5)
Elementi skupa obuhvaćeni relacijom (5) istovremeno definišu: ukupan
broj delova u proizvodu (ψ = 18); položaj delova u proizvodu (xi,j,k,...,n) i broj
vertikalnih nivoa ugradnje kroz broj koordinata u vektoru oznake (pet nivoa);
složene proizvodne faze i horizontalne nivoe ugradnje delova. Modelovanje
strukture složenog proizvoda pomoću relacije (5) i grafa prikazanog na slici 9
omogućava nam uspostavljanje zavisnosti između ukupnog broja čvorova (Č),
linija (L) i delova u složenom proizvodu (ψ):
G = {Či | i = 1,ψ + 1 , Lj | j = 1,ψ } = {Či | i = 1,19 , Lj | j = 1,18 } → Č = L + 1 (6)
Na grafu treba razlikovati unutrašnje (UČ → 2, 3, 4, 8, 10, 15) i spoljašnje
(SČ → 1, 5, 6, 7, 9, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19) čvorove. Spoljašnji čvorovi
definišu početak i završetak grafa. Početni (PČ → 1) i završni (ZČ → 5, 6, 7, 9, 11,
12, 13, 14, 16, 17, 18, 19) čvorovi definišu puteve u grafu (PG). Čvorovima i
linijama grafa uspostavljamo vezu između delova i opisujemo njihov položaj u
strukturi složenog proizvoda.
5. ZAKLJUČAK
U dosadašnjim razmatranjima složen proizvod smo prikazali pomoću grafa
koga opisujemo sa dva skupa ili pomoću jednog skupa i jedne funkcije koja taj
skup preslikava u samog sebe. Ovakva definicija pogodna je za ispitivanje
određenih strukturnih osobina ako se elementima skupa čvorova N i elementima
skupa lukova L konačnog grafa G = (N, L) pridruže određeni brojevi ili određene
funkcije.
6.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
LITERATURA
Chen K., Applied graph theory, Amsterdam, 2001.
Melihov N., Orientirovanie grafii i kanječnie aftomati, Moskva,
2001.
Đukić R., Modelovanje strukture složenog proizvoda za podršku
Just-in-time konceptu, Savetovanje proizv. mašinstva SCG, Vr.
Banja, 2005.
Marshall C., Appliend graph theory, New York, 2006.
Baltić V., Teorija grafova, FON, Beograd, 2008.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
132
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
133
UTICAJ VREMENSKOG HORIZONTA NA
ISTRAŽIVANJE PROIZVODNIH TRENDOVA
R. Đukić1, M. Žižović 2, J. Jovanović 1
REZIME
Problem uopštavanja proizvodnih rezultata u cilju predviđanja mogućih trendova
programske orijentacije povezan je sa vremenskim intervalom za prikupljanje serije
podataka,radi uspostavljanja odgovarajućih funkcionalnih zavisnosti. Vremenski horizont
za statističku analizu treba pažljivo odabrati imajući u vidu intezitet i brzinu promene stanja
poslovnog sistema i relevantne uticaje na kretanje proizvodnog programa.
Ključne reči: proizvodni program, vremenski interval, statistička analiza.
THE IMPACT OF THE TIME HORIZON ON THE RESEARCH OF
THE PRODUCTION TRENDS
ABSTRACT
The problem of generalization of the production results in order to predict the
possible trends of the program orientation, is connected with the time interval for the data
collecting, for the purpose of creating certain functional relations. The time horison for
statistical analysis should be carefully chosen, taking into account the intensity and the
speed of the buisiness situation change, as well as the relevant influences on the production
program.
Key words: production program, time interval, statistical analysis.
1. UVOD
Problem uopštavanja eksperimentalnih podataka kod tehničkih
(determinističkih) sistema svodi se na iznalaženje zakonitosti između
odgovarajućih obeležja koja su bitna za pojavu koja se istražuje. Zbog toga je
potrebno obezbediti što više eksperimentalnih podataka kako bi kriva regresije
imala snagu zakonitosti. Na primer: vrednosti pritiska (P) za date mase gasa koje
odgovaraju različitim vrednostima zapremine (V), prema principima i zakonima
termodinamike, određuju se na osnovu funkcionalne zavisnosti oblika P⋅Vk = C
(k, C predstavljaju konstante).
Opšte prihvaćen pristup da se naučna argumentacija i dokaz za neku
teorijsku postavku može dobiti samo eksperimentom, dobio je neslavnu implikaciju
u oblasti proučavanja organizacionih sistema. Mnoštvo uticaja, naglašena
interakcija spoljašnjih i unutrašnjih faktora i stohastičnost ponašanja određuju
1
2
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Tehnički fakultet, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
134
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
karakter sagledavanja budućnosti što poprima prirodu predviđanja. Prilikom
predviđanja budućih stanja stohastičkih odnosno proizvodnih sistema, prvo treba
definisati koji vremenski interval obuhvata istraživanje, s obzirom na to da se
ponašanje ovih sistema najčešće analizira u funkciji vremena. U tom kontekstu,
vremenska dimenzija za proizvodne sisteme predstavlja veoma značajnu podlogu
kako za merenje valjanosti projektovanih i ostvarenih rešenja, tako i za definisanje
oblasti eksperimenta i oblasti predviđanja mogućih trendova proizvodne
orijentacije (slika 1 i 2). Vremenske horizonte za prikupljanje statističkih podataka
i za predviđanje treba pažljivo odrediti, imajući u vidu intenzitet i brzinu promene
stanja kod stohastičkih sistema i relevantne uticaje na kretanje proizvodnog
programa.
Slika 1: Zakonitost između obeležja (x,y)
kod determinističkih sistema
Slika 2: Zakonitost između obeležja (x,y)
kod stohastičkih sistema
2. ANALIZA PROBLEMA
Predmet analize predstavljaju proizvodi Kompanije Sloboda koji su u
proizvodnim programima uglavnom zastupljeni sa izrazitom nestabilnošću. Skup
podataka koji definiše oblast eksperimenta zavisi od:
- poslovnog ciklusa koga determiniše kretanje fizičkog obima robne
proizvodnje u funkciji vremena (slika 3),
- ukupnog i zastupljenog broja artikala u proizvodnim programima
preduzeća (slika 4),
- pripadnosti artikala određenom tipu serijske proizvodnje (slika 5),
- broja ugovora i ugovorenih proizvoda po ugovoru (slika 6),
- kvaliteta sistema planiranja (slika 7),
- dimamike ostvarene proizvodnje po artiklima i godinama (slike 8-18).
Na slici 3 prikazan je poslovni ciklus preduzeća koga karakteriše kretanje fizičkog
obima proizvodnje između dva ekstrema, pa je sa aspekta ovog kriterijuma usvojen
vremenski period od osamnaest godina (T=18), za prikupljanje i analizu podataka.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
135
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
140
5 × 10 6
120
4 × 10 6
U
100
3 × 10
6
2 ×10
6
60
1× 10 6
40
80
ZA
20
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
Slika 3: Kretanje fizičkog obima proizv.u
vremenskom intervalu od 18 godina
Slika 4: Ukupan i zastupljen broj
artikala u proizv. programu preduzeća
Slika 5: Pripadnost artikala određenom
tipu serij. proizvodnje (MS,SS,VS)
Slika 6: Broj ugovora (UU) i raspon
ugovotrenih stavki po ugovoru (DG-GG)
1 x 106
PA = 100%
17.5
15
800000
12.5
600000
10
7.5
400000
OA
5
200000
2.5
2
4
6
8
10
2.5
12
Slika 7: Kvalitet sistema planiranja
5
7.5
10
12.5
15
17.5
20
Slika 8: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X1 (kom/god
500000
250000
400000
200000
300000
150000
200000
100000
100000
50000
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
Slika 9: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X2 (kom/god)
20
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
Slika 10: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X3 (kom/god)
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
20
136
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
40000
350000
35000
300000
30000
250000
25000
200000
20000
150000
15000
100000
10000
50000
5000
2.5
5
7.5
10
12.5
15
2.5
20
17.5
Slika 11: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X4 (kom/god)
5
7.5
10
12.5
15
17.5
20
Slika 12: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X5 (kom/god)
60000
20000
50000
15000
40000
30000
10000
20000
5000
10000
2.5
5
7.5
10
12.5
17.5
15
20
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
20
Slika 14: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X7 (kom/god)
Slika 13: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X6 (kom/god)
30000
100000
25000
80000
20000
60000
15000
10000
40000
5000
20000
2.5
5
10
7.5
15
12.5
17.5
2.5
20
5
7.5
10
12.5
15
17.5
20
Slika 16: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X9 (kom/god)
Slika 15: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X8 (kom/god)
300000
250000
250000
200000
200000
150000
150000
100000
100000
50000
50000
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
Slika 17: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X10 (kom/god)
20
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
Slika 18: Dinamika realizovane
proizvodnje artikla X11 (kom/god)
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
20
137
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Razvoj i kontinuirano poboljšanje performansi proizvoda rezultiraju
ukupnom povećanju proizvoda sa 44 na 142 (slika 4). Inovativnost kao deo
poslovne strategije preduzeća, direktno utiče na diverzifikaciju proizvodnog
programa čime se uvećavaju šanse za adaptivnost, opstanak i dalji razvoj PPS-a. Sa
aspekta zastupljenosti artikala u godišnjem proizvodnom programu (slika 4) jasno
uočavamo dva vremenska perioda. U prvih 14 godina zastupljenost se kreće u
rasponu od 48–67 (%), a u zadnje četiri godine od 27–30 (%). Negativan trend
zastupljenosti posledica je delovanja eksternih ograničenja.
Dinamika kretanja artikala koji su zastupljeni u proizvodnom programu i
pripadnost ugovorenih količina određenom tipu serijske proizvodnje, prikazani su
na slici 5. Broj zaključenih ugovora i artikala u okviru njih, obrnuto je srazmeran
kretanju fizičkog obima proizvodnje (slika 6). Sa protokom vremena, generalno
posmatrano, smanjuju se količine proizvoda i fizički obim proizvodnje
(velikoserijska proizvodnja ustupa mesto maloserijskoj), povećava se broj ugovora
kao i broj stavki po ugovoru.
Na slici 7 možemo sagledati kvalitet postojećeg sistema planiranja iskazan
brojem godina u kojima su broj i ostvarene količine artikala veće ili identične
planiranim, po mesečnim ostvarenjima. Ovaj dijagram ukazuje na subjektivne
slabosti u sistemu planiranja, proizvodni ciklus koji je duži od mesec dana i na
nepovoljnu strukturu zaliha.
Sa stanovišta dinamike ostvarene proizvodnje, prisutne su značajne
oscilacije kod većine artikala iz proizvodnog programa i to kako u pogledu
zastupljenosti u proizvodnom programu i količinama, tako i u pogledu širine
asortimana (slike 8-18).
Izrazitu nestabilnost proizvodnog programa uslovljava širok asortiman,
mala zastupljenost proizvoda u proizvodnom programu, značajna oscilatorna
kretanja u pogledu obima i strukture narudžbi.
3. STABILNOST ASORTIMANA PROIZVODA
Vremenski interval koji definiše oblast eksperimenta zavisi od stabilnosti
asortimana koju merimo frekvencijama (od 1-18) uzastopnog pojavljivanja
proizvoda, odnosno njihovog odsustva. Na osnovu strukture proizvodnih programa
analizirane u vremenskom periodu od 18 godina i relacija od (1)–(8) izvršena je
analiza stabilnosti asortimana. Deo rezultata prikazan je u tabelama 1 i 2.
{{ }
}
V = {{v j = j − 1}, j = 1, T }
W = {{w j = T − v j }, j = 1, T }
F = f j = j , j = 1, T
(1)
(2)
(3)
⎧⎧
⎫
⎫
B = ⎨⎨⎧⎨ti , ti + v ⎫⎬, i = 1, w j ⎬, j = 1, T ⎬
j
⎩
⎭
⎭
⎩⎩
⎭
(4)
⎧
⎫
B = ⎪⎨⎧⎨⎧⎨ j + 1 + i ⎫⎬, i = 0, w j − 1⎫⎬, j = 1, T ⎪⎬
2 ⎪ ⎩ 2
⎪⎭
⎭
⎭
⎩⎩
(5)
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
138
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
wj
A j = ∑ ai , j = 1, T
i =1
Aj
aj =
, j = 1, T
wj
(6)
(7)
T
∑ Aj
j =1
ap =
T
∑j
j =1
(8)
C = j , a j , j = 1, T ⇒ f z = g1 a j ∧ f o = g 2 a j
(9)
{{ }
} (
( )
( ))
(∀a p ∈ R ) ⇒ ( f z = g1(a j )∧ f o = g 2 (a j ) ⇒ ( f p , b p )∈ D
(10)
i, j, v j – promenljive,
T– vremenski period u okviru koga vršimo analizu poslovanja PPS-a (T = 18 god.),
fj – frekvencija (učestalost),
fz – frekvencija uzastopne zastupljenosti proizvoda u proizvodnom programu,
fo – frekvencija uzastopnog odsustva proizvoda iz proizvodnog programa,
fp – usvojena frekvencija uzastopnog prisustva (odsustva) proizvoda (3 < fp ≤ T),
wj – ukupan broj intervala u okviru vremenskog perioda T, uslovljen odabranom
frekvencijom fj,
B – skup vremenskih intervala,
B/2 – sredine vremenskih intervala,
ti – donje granice intervala,
ti +v j - gornje granice intervala,
Aj – ukupan broj artikala koji se sa određenom frekvencijom (f) pojavljuju u
proizv. programu,
ai –broj artikala koji se sa frekvencijom fj pojavljuju i i-tom vremenskom intervalu,
a p – prosečan broj proizvoda po usvojenoj frekvenciji fp,
a j - prosečan broj proizvoda, po vremenskim intervalima, izračunat na osnovu
frekvencija (fj),
F,V,W – skup odgovarajućih podataka,
bp – vremenski interval koji definiše oblast eksperimenta,
C – skup podataka potrebnih za definisanje regresionih zavisnosti fz i fo,
D – skup parova usvojenih frekvencija i vremenskih intervala,
g1, g2 – regresione zavisnosti frekvencija od prosečnog broja proizvoda.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
139
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Tabela 1: Tabelarni prikaz podataka potrebnih za proračun stabilnosti asortimana
proizvoda u proizvodnom programu sa frekvencijama uzastopne zastupljenosti fz
Vremenski interval (vektor B), j= 1, T
Parametri, j= 1, T
Red
br.
Količine
fj
v j = f j −1
wj
t i − t i + v j , i = 1, w j
bi
, i = 0, w j − 1
2
Aj
aj
1
2
3
4
5
6
7
8
1
1
0
18
ti , i = 1,18
1+j , j = 0,17
714
39,7
2
2
1
17
ti – ti+1 , i = 1,17
1,5+j , j = 0,16
481
28,3
3
3
2
16
ti – ti+2 , i = 1,16
2+j , j = 0,15
381
23,8
4
4
3
15
ti – ti+3 , i = 1,15
2,5+j , j = 0,14
310
20,7
5
5
4
14
ti – ti+4 , i = 1,14
3+j , j = 0,13
260
18,6
6
6
5
13
ti – ti+5 , i = 1,13
3,5+j , j = 0,12
219
16,8
7
7
6
12
ti – ti+6 , i = 1,12
4+j , j = 0,11
182
15,2
8
8
7
11
ti – ti+7 , i = 1,11
4,5+j , j = 0,10
149
13,5
9
9
8
10
ti – ti+8 , i = 1,10
5+j , j = 0,9
121
12,1
10
10
9
9
ti – ti+9 , i = 1,9
5,5+j , j = 0,8
95
10,6
11
11
10
8
ti – ti+10 , i = 1,8
6+j , j = 0,7
74
9,2
12
12
11
7
ti – ti+11 , i = 1,7
6,5+j , j = 0,6
55
7,9
13
13
12
6
ti – ti+12 , i = 1,6
7+j , j = 0,5
40
6,7
14
14
13
5
ti – ti+13 , i = 1,5
7,5+j , j = 0,4
30
6,0
15
15
14
4
ti – ti+14 , i = 1,4
8+j , j = 0,3
19
4,8
16
16
15
3
ti – ti+15 , i = 1,3
8,5+j , j = 0,2
13
4,3
17
17
16
2
ti – ti+16 , i = 1,2
9+j , j = 0,1
8
4,0
18
18
17
1
ti – ti+17 , i = 1
9,5+j , j = 0
4
4,0
19
T
T
∑ f j = 171 , ∑ A j = 3155 , a p = 18,45 , f p = 5 ⇒ v p = 4 ⇔ b p = t i − t i + 4 = b5
j =1
j =1
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
140
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Tabela 2: Tabelarni prikaz podataka potrebnih za proračun stabilnosti asortimana sa
frekvencijama uzastopnog odsustva proizvoda fo iz proizvodnog programa
Vremenski interval (vektor B), j= 1, T
Parametri, j= 1, T
Red
br.
Količine
fj
v j = f j −1
wj
t i − t i + v j , i = 1, w j
bi
, i = 0, w j − 1
2
Aj
aj
1
2
3
4
5
6
7
8
1
1
0
18
ti , I = 1,18
1+j , j = 0,17
800
44,4
2
2
1
17
ti – ti+1 , I = 1,17
1,5+j , j = 0,16
600
35,3
3
3
2
16
ti – ti+2 , I = 1,16
2+j , j = 0,15
453
28,3
4
4
3
15
ti – ti+3 , I = 1,15
2,5+j , j = 0,14
339
22,6
5
5
4
14
ti – ti+4 , I = 1,14
3+j , j = 0,13
242
17,3
6
6
5
13
ti – ti+5 , I = 1,13
3,5+j , j = 0,12
174
13,4
7
7
6
12
ti – ti+6 , I = 1,12
4+j , j = 0,11
120
10,0
8
8
7
11
ti – ti+7 , I = 1,11
4,5+j , j = 0,10
82
7,4
9
9
8
10
ti – ti+8 , I = 1,10
5+j , j = 0,9
60
6,0
10
10
9
9
ti – ti+9 , I = 1,9
5,5+j , j = 0,8
42
4,7
11
11
10
8
ti – ti+10 , I = 1,8
6+j , j = 0,7
25
3,1
12
12
11
7
ti – ti+11 , I = 1,7
6,5+j , j = 0,6
18
2,6
13
13
12
6
ti – ti+12 , I = 1,6
7+j , j = 0,5
10
1,7
14
14
13
5
ti – ti+13 , I = 1,5
7,5+j , j = 0,4
6
1,2
15
15
14
4
ti – ti+14 , I = 1,4
8+j , j = 0,3
4
1,0
16
16
15
3
ti – ti+15 , I = 1,3
8,5+j , j = 0,2
2
0,7
17
17
16
2
ti – ti+16 , I = 1,2
9+j , j = 0,1
1
0,5
18
18
17
1
ti – ti+17 , I = 1
9,5+j , j = 0
0
0
19
T
T
∑ f j = 171 , ∑ A j = 2978 , a p = 17,42 , f p = 5 ⇒ v p = 4 ⇔ b p = t i − t i + 4 = b5
j =1
j =1
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
141
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
4. REGRESIONE ZAVISNOSTI UZASTOPNIH FREKVENCIJA
Koristeći zbirne tabele za proračun stabilnosti asortimana proizvoda (zbog
ograničenog prostora nisu prikazani analitički podaci po frekvencijama) i relaciju
9, utvrđena je regresiona zavisnost frekvencija uzastopne zastupljenosti fz (relacija
11, slika 19), odnosno uzastopnog odsustva fo (relacija 12, slika 20) u funkciji od
kretanja prosečnog broja proizvoda, u odgovarajućim vremenskim intervalima
t i − t i + v , i = 1, w j , j= 1, T .
j
f z = 22,2107 − 1,5357 ⋅ a + 0,03929 ⋅ a
2
− 0,00036 ⋅ a
3
, R a f = 0,996533
z
(11)
20
17.5
15
12.5
10
7.5
5
2.5
10
20
30
40
50
Slika 19: Tačke ( 〈 a j , f j 〉 , j = 1,18 ) i grafik frekvencija uzastopne zastupljenosti proizvoda
fz = q1( a ) u zavisnosti od njihovog prosečnog kretanja u odgovarajućim vrem. intervalima
a = 53,4783 − 10,2319 ⋅ f o + 0,6882 ⋅ f o 2 − 0,0159 ⋅ f o 3 , R f o
a
= 0,999753
(12)
60
50
40
30
20
10
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
20
Slika 20: Tačke ( 〈 f j , a j 〉 , j = 1,18 ) i grafik prosečnog broja proizvoda koji nisu uzastopno
zastupljeni u proizvodnom programu a = q(f0) u zavisnosti od odabranih frekvencija
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
142
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Polazeći od pretpostavke da vremenski interval koji definiše oblast
eksperimenta (bp) treba da odražava prosečne (ni ekstremno dobre, ni ekstrmno
loše) uslove sa aspekta uzastopne zastupljenosti (odsustva) proizvoda, koristeći
relaciju (8) odredićemo parametar a p a pomoću funkcija regresije (11 i 12)
frekvencije f z i f o (relacije 13 i 14):
ap = a j
=18,45 ⇒ f z =5,019 ⇒
〈 f p = 5 ⇒ v p = 4〉 ⇔ 〈 w p = 14 ∧ b p = ti − t i + 4 〉
(13)
ap = a j
=17,42 ⇒ fo =5.027 ⇒
〈 f p = 5 ⇒ v p = 4〉 ⇔ 〈 w p = 14 ∧ b p = ti − t i + 4 〉
(14)
Na slici 21 prikazano je kretanje artikala prisutnih u proizvodnom
programu a na slici 22 kretanje artikala odsutnih iz proizvodnog programa sa
frekvencijama uzastopne zastupljenosti (odsustva) fz=fo=5. Dijagrami sa slike 21 i
3 su slični. To znači da sa povećanjem obima proizvodnje raste broj artikala
zastupljenih u proizvodnom programu. Sa druge strane, poredeći slike 22 i 3
uočavamo obrnuto srazmernu vezu između analiziranih obeležja.
30
50
25
40
20
30
15
20
10
10
5
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
Slika 21: Broj artikala prisutnih u proizv.
programu sa uzastopnom frekvenc. fz=5
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
Slika 22: Broj artikala koji nisu prisutni
u proizv. programu sa frekvenc. fo=5
5. ZAKLJUČAK
U cilju sagledavanja mogućih proizvodnih trendova u ovoj kompaniji
potrebno je analizirati plasman proizvoda u vremenskom periodu od pet godina
unazad u odnosu na aktuelni trenutak posmatranja. Na taj način definišemo oblast
eksperimenta i skup podataka za dalju kvantitativnu i kvalitativnu analizu i
primenu odgovarajućih kriterijuma za predviđanje i odlučivanje u uslovima
neizvesnosti.
6. LITERATURA
[1] Đukić R., Jovanović J., Prikaz alternativnih trendova programske
orjentacije i odabranih kriterijuma za odlučivanje, SQM 2008.,
Mašinski fakultet u Podgorici, Miločer – Crna Gora, 2008.
[2] Tourki M., Osnovi stohastičkih procesa i teorije igara, Ekonomski
fakultet, Beograd, 1980.
[3] Thompson J., Strategic Management – Awareness and Change,
Thompson Business Press International, 1997.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
143
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
VIŠESLOJNI MATERIJALI ZA TETRA BRIK AMBALAŽU
Vojislav Radonjić1
REZIME
Ideja je jednostavna: da se racionalizuje distribucija upakovane robe, tako što će se
obezbediti funkcionalna ambalaža. Ta ambalaža je Tetra Brik . Ovaj tip ambalaže je nastao
iz potrebe za čuvanjem mleka. Potrebno je zameniti staklenu bocu za pakovanje mleka sa
adekvatnom i kvalitetnijom ambalažom. Primena smola jonomera je doprinela da
ambalažni materijal proizveden ekstruzionom laminiranjem i bešihtovanjem bude
prihvatljiv za pakovanje voćnih sokova, jestivog ulja i drugih tečnosti. Barijerni filmovi
sprečavaju gubitak vitamina C, pojačavaju termovar, stvara se barijera za prolaz
mikroorganizama unutar pakovanja čime se sprečava infekcija mleka.
Ključne reči: Jonomer, Tetra Brik Aseptic, ekstruziono laminiranje, gasna
barijera, brzina propustljivosti kiseonika (OTR), propustljivost vodene pare, propustljivost
masti i ulja.
THE MULTIPLE – LAYER MATERIALS FOR TETRA BRIK
PACKAGING
ABSTRACT
The idea is simple: to rationalize distribution and delivery of commodities by
providing highly functional packaging materials. The fundamental idea in the background
of Tetra Pak was the need for milk preservation. The packagings with the jonomer layers
are accepted for the preservation of milk, juice and oils. The barrier layers are preventing
packagings from the lossing vitamin C, the diffusions of the microbs and the thermosealing
is the strongest.
Key words: Tetra Brik Aseptic, extrussion laminations, jonomers, gas barriers,
transportion of oxgen rate (OTR), diffusions of the water steam.
1. UVOD
Doživljavanje najbrže i najšire urbanizacije i povećanje svetske urbane
populacije, menja se: način života, način korišćenja slobodnog vremena, način rada
i trošenja. Prehrambena industrija je u distribuciji proizvoda suočena sa novim
zahtevima koji obuhvataju sve duže relacije, u smislu vremena i prostora.
Ovim se stvara razvoj novih ambalažnih materijala koji će obezbediti brže,
lakše pakovanje i efektnije korišćenje upakovanog proizvoda. Osnovni cilj
projektovanja i izrade ambalažnih materijala je smanjiti debljinu i težinu
višeslojnog materijala po jedinici upakovanog proizvoda, a da se pri tome zadrže ili
poboljšaju fizičko - mehaničke osobine i barijerna (zaštitna) svojstva.
1
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
144
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Sve je ovo uslovilo pojavu TETRA ASEPTIC ambalaže i koekstrudiranih
barijernih filmova za pakovanje prehrambenih proizvoda. Ideja je jednostavna: da
se racionalizuje distribucija robe, tako što će se obezbediti funkcionalna ambalaža i
da se sačuvaju upotrebna svojstva upakovanog proizvoda.
2. TETRA PAK AMBALAŽA
Fundamentalna ideja Tetra Paka nastala je potrebom za čuvanje mleka i
voćnih sokova (napitaka). Osnovna ideja je da se iz rolne plastificiranog papira
oblikuje crevo i puni tečnošću. Kako se pakovanja oblikuju, pune i zatvaraju ispod
površine tečnosti, to su ona potpuno napunjena i zatvorena bez vazdušnog prostora.
Proces je kontinuiran i potpuno je zatvoren. Materijal za pakovanje se proizvodi
kontinirano, od rolne do rolne.
Tetra Brik Aseptic nije samo pakovanje, već kompletan, racionalan sistem
distribucije za tečne životne namirnice: mleko, voćne sokove, jestivo ulje, prirodne
vode, vino i druge tečnosti.
Sistem obuhvata sledeće:
- mašine za punjenje;
- materijal za pakovanje;
- pomoćnu opremu za distribuciju;
- kompletan program za servisiranje.
Tetra Pak ambalaža se može razvrstati prema obliku i prema vremenu
trajanja. Prema obliku razlikujemo: tetra clasic, tetra brik, tetra prizmu, tetra reks,
tetra vedž, tetra fino, tetra top i tetra plast.
Prema vremenu trajanja razlikuju se dva tipa tetra pak pakovanja:
standardno- kratkotrajno i aseptično - dugotrajno pakovanje. Izraz aseptičan (eng.
Aseptic) označava da se radi o sterilnom dugotrajnom pakovanju, bez živih
mikroorganizama u bilo kom obliku. Pakovanje se puni prethodno serilizovanim
proizvodom, a potom se hermetički zatvara, tako da se sterilnost zadržava i na
sobnoj temperaturi.
Za aseptično punjenje (slika 1) se koriste dve trećine ukupnog broja
pakovanja. Najveći udeo ukupne zapremine aseptičnog punjenja koristi se za
mlečne proizvode, ostatak za voćne sokove, prirodnu vodu, jestivo ulje, stono vino,
čaj, sosove i supe.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
145
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Slka 1. Tetra Brik ambalaža
2.1. Sastav ambalažnog materijala
Materijal za pakovanje se proizvodi po razrađenom tehnološkom postupku.
Kompleksna ambalaža nastaje spajanjem dva ili više materijala. Na ovaj način se
otklanjaju nedostaci koje je svaki od tih materijala imao, ako se posmatra u odnosu
na optimalne zahteve za pakovanje određenog proizvoda. Ambalažni materijal za
pakovanje mleka i voćnih sokova je laminat koji se sastoji od različitih
kombinacija materijala u zavisnosti od tečnosti koja se pakuje. Razlog je taj što
različite tečnosti imaju različite zahteve za spoljnom zaštitom. Višeslojna
kombinacija materijala za pakovanje mleka, voćnih sokova i jestivog ulja je data na
slici 2.
LEGENDA
LDPE – polietilen
niske gustine
LLDPR – linearni
polietilen niske
gustine
a)
b)
c)
Slika 2. Višeslojna kombinacija materijala za a) pakovanje mleka b) voćnih sokova c)
jestivog ulja
2.2. Osnovne karakteristike tetra pak ambalaže
Osnovne karakteristike Tetra Pak ambalaže su:
1. zaštita prehrambenog proizvoda (mleka, jestivog ulja, voćnih sokova i
dr.);
2. pogodnost za krajnjeg potrošača (korisnika).
Zaštita proizvoda je osnovni zadatak višeslojnog ambalažnog materijala.
Mleko je osetljiv artikal koji veoma lako podleže infekciji. Za vreme punjenja
mleka, ambalažni materijal mora da bude čist. Takođe, ambalažni materijal mora
da obezbedi zaštitu za vreme lagerovanja i transporta. Mleko je osetljivo na
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
146
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
svetlost. Svetlosni zraci mogu prouzrokovati oksidaciju mirisa. Zaštitu od svetlosti
obezbeđuje prisustvo papira i aluminijumske folije.
Prednost višeslojnog materijala za pakovanje mleka u odnosu na staklenu
bocu je višestruko. Povratne boce su podložne reinfekciji u toku vraćanja iz
upotrebe i stajanju pre nove upotrebe. Višeslojni materijali su podložni umerenijem
stepenu infekcije u mlekari i infekciji iz vazduha za vreme proizvodnog procesa.
Brojna ispitivanja proizvođača ovih materijala, nakon izlaska iz
proizvodnog procesa, su pokazala da bakterije nisu u stanju da prežive u periodu
proizvodnog procesa i u periodu skladištenja ambalažnog materijala. Sterilno
mleko se pakuje u mašine bez prethodne sterilizacije mašine i pakovanja.
Ispitivanjem je nađeno samo 10 bakterija na 1 litar, što iznosi 1,3 bakterije po
kvadratnom centimetru ambalažnog materijala za pakovanje.
Pod dejstvom svetlosti može doći do oksidacije mirisa zbog reakcije mirisa
sa amino- kiselina mametionina. U toj reakciji nastaje metional koji je uzrok za
oksidaciju mirisa. Na pojavu mirisa utiče stvaranje tri komponente pri oksidaciji:
metionin, triptofan i riboflavin. Reakcija je kratkotrajna, brza. U zavisnosti od
talasne dužine i inteziteta svetlosti, pojava mirisa može nastati nakon 10 minuta
izlaganja mleka izvoru svetlosti. Toplije i homogenizovano mleko podleže ovoj
reakciji znatno brže. Kao mera oksidacije koristi se sadržaj askorbinske kiseline.
U tabeli 1 prikazana je promena ukusa mleka pod dejstvom svetlosti kod
različitih pakovanja.
Tabela 1. promena ukusa mleka pod uticajem svetlosti
Tetra Brik Aseptic postupak podrazumeva preradu i ambalažiranje mlečnih
proizvoda na način kojim se isključuje pojava zaraznih mikroorganizama. Ovaj
postupak uključuje sledeće elemente:
- kontinuelnu sterilizaciju proizvoda;
- sterilizaciju ambalaže;
- dovođenje ohlađenog proizvoda, zajedno sa ambalažom, u sterilnu
sredinu;
- formiranje pakovanja, čime se sprečava reinfekcija i štiti proizvod
tokom roka trajanja;
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
147
Mleko se podvrgava tretmanu kontinuelne sterilizacije na ultra visokim
temperaturama (UHT) i nakon toga se aseptički pakuje. Ovim procesom se
sprečavaju neželjeni uticaji na ukus proizvoda i dobija se mikrobiološki stabilan
proizvod.
Ovom metodom se pakuju i voćni sokovi. Pri pakovanju voćnih sokova,
dovoljna je pasterizacija na visokoj temperaturi 90- 95°C u trajanju od 5- 20 s. Pod
ovim uslovima biće uništeni svi mikroorganizmi.
Trajnost proizvoda se postiže aseptičnom tehnikom i zavisi od više faktora:
- trajnost voćnih sokova je određena sadržajem vitamin C;
- promena u mirisu i boji je vezana sa sadržajem vitamina C;
- zahteva se određeni minimum vitamina C;
Da bi se sprečio gubitak vitamina C, potrebno je da plastični materijal u
području uzdužnog i poprečnog šava (termovara) funkcioniše kao barijera između
okolnog vazduha i proizvoda. Pogodnim izborom plastičnog materijala (primena
kopolimera, barijernih filmova), ovaj neželjeni efekat se može sprečiti. Time se
smanjuje penetracija kiseonika u pakovanje koji može uticati na gubitak vitamina
C, a u isto vreme se produžuje rok trajanja. Aseptic postupak štedi energiju i rad i
gotovo eliminiše kvarenje mleka i gubitak sadržaja vitamina C iz voćnih sokova
(eliminiše se problem oksidacije).
Pogodnosti za korisnike su značajne. Za proizvodnju jednokratnih
pakovanja potrebna je samo jedna mašina punilica koja oblikuje, puni i zatvara
upakovani proizvod. Tetra Brik mašina je tako dizajnirana da zauzima što je
moguće manje prostora. Koeficijent iskorišćenja perfomansi linija za punjenje
mleka i voćnih sokova iznosi 95%. Visok stepen iskorišćenja kapaciteta utiče na
smanjenje troškova investiranja i ukupnih troškova za rad. Utrošak energije je
znatno niži nego kada se radi punjenje u staklene boce.
Površina za štampu kod Tetra Brik pakovanja je znatno veća nego kod
etikete za staklenu bocu što daje prednosti kada je u pitanju dizajniranje proizvoda
i markentinška poruka,a time se postiže efekat estetskog uticaja na potrošača.
Prednost ovog ambalažnog materijala je i mala težina ambalaže u odnosu na
upakovani proizvod. Upotrebom ovog ambalažnog materijala i načina pakovanja
postiže se značajna ušteda u skladišnom prostoru u odnosu na upotrebu staklenih
boca.
Tetra Brik Aseptic daje pogodnosti za potrošača:
- dobija se proizvod dužeg roka trajanja bez gubitka hranljivih sastojaka;
- olakšava se transport i čuvanje proizvoda;
- proizvod je upakovan u nepovratnu ambalažu;
- lako otvaranje i korišćenje proizvoda iz ambalažnog materijala.
Tetra Brik Aseptic ambalaža daje tri velike prednosti:
1. štiti proizvod, čuva sve njegove prvobitne osobine, zahvaljujući
aseptičnom punjenju pod vakumom i zaštiti od svetlosti;
2. omogućava prvorazrednu prezentaciju proizvoda;
3. omogućava lakše rukovanje u celom procesu distribucije.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
148
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
3. ZAKLJUČAK
1. Tetra Brik ambalaža štiti proizvod, čuva sve njegove prvobitne
osobine, zahvaljujući aseptičnom punjenju pod vakumom i zaštiti od
svetlosti;
2. Omogućava markentišku prezentaciju proizvoda;
3. Omogućava lakše rukovanje u celom procesu skladištenja, transporta i
distribucije;
4. Upotreba barijernih slojeva sprečava gubitak vitamina C i
bakteriološku infekciju upakovanog mleka;
5. Smole jonomera koje se koriste u proizvodnji višeslojnih ambalažnih
materijala za Tetra Brik omogućavaju kvalitetno termozavarivanje
kako uzdužnog tako i poprečnog šava;
6. Barijerne smole tipa EVAL, Soarnol, Syrlin i dr. omogućavaju
proizvodnju višeslojnih materijala za pakovanje mleka, voćnih sokova
i jestivog ulja;
7. Smole jonomera raznih tipova, sve više nalaze primenu u
koekstrudiranim filmovima kao unutrašnji slojevi čime se dobijaju
razna barijerna svojstva;
8. Većina smola jonomera su kopolimeri etilen-vinil alkohola sa
određenim aditivima koji smolu čine pogodnom za izradu višeslojnih
ambalažnih materijala;
9. Upotrebom smola jonomera se mogu proizvesti višeslojni materijali
koji će upakovani proizvod sačuvati u prvobitnim kvalitetima za duži
vremenski period.
4.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
LITERATURA
Tehničko-tehnološka dokumentacija „Tetra Pak“;
Tehničko-tehnološka dokumentacija „Tipoplastika“ G.Milanovac;
Savić Z., Savić I., Sausage Casings, Victus, Viena;
www.eval.be
www.dupont.com
www.tetrapak.com
www.wikipedia.com
www.nippongohse.com
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
149
DIMENZIONALNE DEVIJACIJE PAPIRA USLED
MIKROKLIMATSKIH PROMENA
Aleksandar Damnjanović 1, Milo{ Radovanović 2
REZIME
Fenomen valovitosti je funkcija vremena izloženosti papira delovanju mikroklime
i pojavljuje na svim papirima jače ili slabije. Valovitost se stvara od šoka izazvanog u
papiru, a uzrokovanog nehomogenim preuzimanjem vlage te rezultira dimenzionalnim
devijacijama gradijenata papira u paleti. Srazmerno osobini skupljanja, valovitost u CD
(cross direction, poprečni pravac) je oko tri puta veće nego u MD (machine direction,
pravac mašine). Valovitost povezanih knjižnih blokova se razlikuje od talasanja slobodnog
papira u paleti.
Ključne reči: papir, vlakno, drvenjača, celuloza, lignin, smola, satinaža, premazi,
mikroklima, vlaga, bubrenje, relativna vlažnost, valovitost papira, koritanje, tutkalisanje.
DIMENSIONAL DEVIATIONS OF PAPER DUE TO
ENVIRONMENT CLIMATE CHANGES
ABSTRACT
The phenomenon of waviness is a function of time that occurs with all papers
more or less strongly. It originates from the stress generated in the paper, caused in turn by
the inhomogeneous uptake of humidity, and resulting the dimensional deviation gradients
in the stack. Proportional to the shrinking behaviour, the waviness in CD is about three
times as high as in MD. The waviness of a bounded book block differs from that of an
unbounded, free stack.
Key words: paper, fibre, wood-pulp, cellulose, lignin, starch, glazing, satinising,
micro-climate, humidity, swell, relative humidity, waviness, curling.
1. UVOD
1.1. Sirovine za proizvodnju papira
Odlučujuće osobine papira su determinisane njegovim sadržajem kratkih i
dugih vlakana. Za proizvodnju finih papira obično se koristi mešavina kratkih,
(npr. brezovog drveta) i dugih vlakana (npr. drveta bora).
Zahvaljujući svojim veoma dugim vlaknima, četinari (omorika, jela i bor)
su materijal izbora, dok su ponekad kratkovlakno drvo kao što su breza, bukva ili
topola drvo izbora u proizvodnji papira.
1
2
Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak
Tehnički fakultet, Čačak
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
150
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Proces proizvodnje papira zahteva vlaknasti materijal, dodatne supstance i
vodu (slika 1). Preko 95% vlaknastog materijala se ekstrakuje iz drveta, jedan mali
deo iz jednogodišnjih plantaža kao što su šećerna trska, bambus ili pirinčana slama.
Vlakna breze su u uporedbi kratka (oko 1 mm), tako da su ona pogodna za
poboljšanje opaciteta (neprozirnosti) i apsorpciju štamparske boje. Drvo bora i jele
imaju duža vlakna (oko 3 mm), koja daju više jačine na kidanje papira i imaju
pogodan uticaj na njegove radne karakteristike u štampi laserskim štampačima i
štamparskim mašinama.
Slika 1: Sastojci papira
Vlakna, jednom razdvojena jedna od drugih u smislu mehaničkih procesa,
gube u dužini i jačini. Drvenjača kao poluproizvod još uvek sadrži lignin. Ako je
izložena svetlu izvestan period vremena, lignin uzrokuje promenu boje ka žutoj.
Zato su papiri na bazi drvenjače pogodni samo za proizvode koji ne zahtevaju
nestareće osobine papira.
Celuloza je rezultat osiromašenja drvenjače svim materijalima koji imaju
negativan efekat na papir - iznad svih ligninom i smolom. U procesu proizvodnje
celuloze, vlakna se izdvajaju hemijskim putem.
U procesu proizvodnje, drvo se prvo isecka na sitne parčiće i onda kuva u
vodi i hemikalijama. Ovim se uklanja lignin i što je moguće nežnije dezintegriše
drvo u pojedinačna vlakna. Dodatkom punila papir postaje neprovidniji, puniji i
čistiji na svojoj površini, belje boje, nežniji i glađi. Odvojeno od minerala kao što
su kaolin i kineska glina, današnji sve više korišćen materijal je kalcijumbikarbonat koji doprinosi boljim osobinama nestarenja. Zavisno od vrste papira,
papirnoj kaši se dodaje lepak i komponente za boju.
Od spoljašnjih materijala prva na listi prioriteta je voda - papirna masa
spremna za proizvodnju, sastoji se od 99 % vode i samo 10% vlaknaste suve
materije. Ovo znači da svaki kilogram papira zahteva 100 do 200 l vode.
1.2. Površina papira
Osobine površine papira su od vitalnog značaja za dobar otisak. Što
veći zahtevi za kvalitet štampe, to površina papira mora biti punija i glatkija.
Generalno, papiri su klasifikovani na mašinski glatke, jednostrano glazirani,
satinirani i glazirani papiri i papiri sa reljefnom površinom.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
151
Mašinski glatki papiri se provlače samo kroz mašinski kalander (gletverk)
na kraju procesa proizvodnje. Rezultat je mat, lako mašinski finiširan ili dobro
mašinski finiširan papir.
Jednostrano glazirani papiri se izlažu pritisku između vrelih glazirnih
cilindara u papir mašini. Satinirani ili obostrano glazirani papiri, svoju satiniranu
mat, ili visoko satiniranu površinu, dobijaju u kalanderu. Visoko satinirani ili
obostrano glazirani papiri prolaze kroz kalander dva puta. Površine papira se dalje
mogu procesuirati pritisnim pločama ili u reljefnim kalanderima posle čega
pokazuju “ožiljke”, linije ili “izubijanu” strukturu.
Papiri od tkanina, tj. papiri koji se prave od vlakna lana i pamuka u 100 %
unosu su najskuplji fini papiri koji se mogu naći - i shodno tome veoma retki.
Popularniji su papiri koji samo sadrže tkanine, i koriste se za štampu vrednosnih,
zaštićenih papira ili biblija, kao i za visoko-kvalitetne bankpost papire.
Bezdrvni papiri se prave od čiste celuloze. Papiri za knjige ili crtaći papiri
se ponekad finiširaju dodatkom vlaknastog materijala tkanine. Bezdrvni papiri
nude odlučujuću prednost u poređenju sa papirima koji sadrže drvo: vlakanca su
duža i tako elastičnija, papir je zbog toga jači i pogodniji za završne obrade
površine.
2. MIKRO-KLIMA I PAPIR
U tabaku papira, voda je povezujući faktor između molekula celuloze.
Zbog toga, puno je osobina strogo zavisnih od sadržaja vode kao što su: krutost,
vučna sila, jačina, savitljivost, jačina na previjanje i ravnost.
Najuobičajeniji problemi sa papirom pri štampi su elektrostatički naboj,
skupljanje i istezanje, takozvano kovrdžanje i talasanje papira. Većina ovih
problema su na neki način u korelaciji sa vlagom i temperaturom.
Slika 2: Promene dimenzija papira usled uticaja vlage
Papir je higroskopni materijal, tj. on oduzima i predaje vlagu, odgovarajući
na količinu vlage koju sadrži okolni vazduh. Pošto se vlakna celuloze skupljaju ili
bubre, zavisno od sadržaja vlage, dimenzije ovog papira se menjaju kadgod se
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
152
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
promeni sadržaj vlage okolnog vazduha (Slika 2). Vlakna se šire i bubre pre nego
izdužuju, ali obzirom da su poređani podužno po papiru, značajne dimenzionalne
devijacije će se pojaviti po širini papira. Ovaj proces nastavlja sve dotle dok papir
ne dostigne isti sadržaj vlage kao okolni vazduh.
Sadržaj relativne vlažnosti papira je funkcija apsolutnog sadržaja vode i
specifičnih osobina određene vrste papira. Relativna vlažnost papira se meri
zabadanjem mačolikog higrometra u paletu papira. Vrednost sadržaja apsolutne
vlage definiše količinu vode sadržane u papiru u odnosu na težinu vlažnog papira.
2.1. Valovitost papira
Sledi lista efekata vlage na dimenzionalnu devijaciju ili promene koje se
mogu javiti, na primer, pri skladištenju papira:
Talasanje krajeva ako je povećana vlaga: Krajevi imaju veću vlažnost od
papira u sredini i oni se zato više šire i stvaraju izbočine.
Koritanje papira ako je vlaga isparila: U suvom okruženju, krajevi brže
odaju vlagu nego centar tabaka. Zbog toga se krajevi skupljaju dok centar papira
zadržava originalnu formu.
Kovrdžanje papira može imati različite uzročnike: Devijacije sadržaja
vlage dvostranog papira - ako je samo jedna strana izložena isparenju ili upijanju
vlage, ili visoke temperaturne razlike u kratkom periodu dok prolazi kroz laserski
štampač ili kopir aparat.
Krutost ima glavni uticaj na osobine previjanja u štamparskim mašinama i
laserskim štampačima. Papir je oko tri puta krući u longitudinalnom smeru nego u
poprečnom.
Slika 3 Kraća strana (levo) i duža strana tabaka (desno) posle 4 sata
Za jednostranu štampu prigodnije je koristiti filčevu stranu papira.
Visokokvalitetni papiri i kartoni se često proizvode spajanjem dve sekcije dugih
sita koja rade paralelno jedan drugom. Ovde se formiraju dve papirne trake i
spajaju zajedno njihovim sito-stranama respektivno licem u lice. Rezultat je
potpuno simetričan materijal po preseku gde nema razlike između jedne i druge
strane.
Tutkalisanje služi za pravilno raspoređivanje vlakana i punila. Ono
sprečava mastilo, štamparsku ili slikarsku boju od razlivanja i prodiranja kroz papir
na suprotnu stranu. Napravljena je razlika između tutkalisanja papirne mase i
tutkalisanja površine papira. U slučaju tutkalisanja mase, biljne smole (ili smolne
veze) se dodaju u papirnu masu, i ove zatvaraju pore i razmake između vlakanaca,
tako smanjujući upijajući kapacitet. Izuzev filter papira i papira upijača, sve vrste
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
153
papira zahtevaju dodatak tutkala, pri čemu se koriste veštački stvorene smole
štirka.
Najsofisticiranije tehničko dostignuće u proizvodnji papira ne može
sprečiti jedan problem: vlakna se uvek sama poređaju paralelno pravcu kretanja
papirne trake i sita - iako se sito trese po bočnoj strani. Zbog toga se papir adaptira,
usvaja sigurnu politiku pogonskog pravca - vlakno ide niz dlaku - i tako, zavisno
od smera, veoma specifične karakteristike.
Duž svojih vlakana papir je krući, tvrđi i gušći i ima veću zateznu čvrstoću,
a popreko svojih vlakana zauzima veće sposobnosti rastezanja i bubrenja. Kako
papir postaje vlažniji tako se isteže tri puta više poprečno nego uzdužno vlaknima.
Ako je vlažan papir uskladišten u suvom okruženju, ovaj proces je recipročan.
Papir “radi”.
Kod štampe knjiga, vlakanca treba da budu paralelna kičmi knjige (rikni).
Ako ovo nije slučaj, papir bubri poprečno površini lepljenja dok se nanosi lepak, te
to rezultira raspadanjem knjige.
Funkcionalne osobine papira za štampu u laserskim štampačima, mogu se
veoma uopšteno podeliti u dve grupe: Pogonske karakteristike u mašini i
“printability” (sposobnost prijanjanja mikrogranula grafita na papir).
Najvažnije osobine papira koje utiču na printabiliti su električne
karakteristike papira, a neposredno, vlažnost i hrapavost površine. Ako je vlažnost
papira previsoka, ona uzrokuje neravnomeran transfer tonera i manju gustinu
štampe (zacrnjenje), što se obično mora kompenzovati povećanjem struja korone
(transfer korona).
Površinska formacija, posebno hrapavost, uveliko utiče pri transferu tonera
na papir. Ako se koriste premazni papiri ili papiri visokog kvaliteta površine,
izlazni detalji kao što su rasterska tačka, ili oštrina krajeva su značajno poboljšane.
Izvršenim merenjima i posmatranjima se pokazalo da zahvaljujući gubitku
vlage za vreme spajanja tonera, papir se skuplja, saglasno strukturi svojih vlakana.
Skupljanje poprečno orijentaciji vlakana je jače od skupljanja u smeru vlakna.
Skupljanje u smeru vlakana obično iznosi od 0,2 do 0,5 %, bočno skupljanje od 0,6
do 1,2 % (odnos između bočnog i longitudinalnog skupljanja je oko 2-3). Vrednosti
vrlo jako zavise od kvaliteta papira: papiri na bazi otpadnog, po pravilu, se
značajno skupljaju, dok kod boljih papira vrednosti se kreću od oko 0,6 do 0,8 %
za bočno skupljanje.
I tako naizmenično, za vreme nekog sledećeg procesuiranja papir ponovo
prima vlagu. Mogu proći dani pa čak i nedelje dok papir ne postigne ravnotežu sa
okruženjem. U procesu primanja vlage, vlakanca papira bubre i papir se ponovo
širi. Pošto ova apsorpcija vlage dolazi potpuno nasumice (u odnosu na lokaciju i
vreme: npr., u slučaju paletiranog papira, ili papira u rolnama, vlaga lagano prodire
sa spoljnih ka unutarnjim slojevima), u osnovi svi tipovi dimenzionih devijacija
gore opisanih mogu se pojaviti (koritanje papira, talasatost i kovrdžanje).
Mikroklimatske promene kod papira za vreme procesa štampe utiču na
originalne karakteristike papira i tako nas mogu uvesti u probleme u nekim od
narednih proizvodnih postupaka.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
154
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Ako se knjižni blokovi odštampanog papira skladište (slože) na paletu i
odlože za dalje procesuiranje (kao što je koričenje) posle toplog povezivanja, oni
su obično još uvek razumno ravni direktno posle procesa spajanja. Zavisno od
mikro klime prostorije, knjižni blokovi će postepeno postajati talasasti: vlaga
prodire kroz složenu gomilu od spoljnih ka unutrašnjim slojevima manje-više
ravnomerno. Ova nehomogena apsorpcija vlage rezultira nasumičnim širenjem
vlakana i, sledstveno, pogoršavanjem ravnoće. Uzrok ovako lošoj ravnoći su
talasatost, koritanje i kovrdžanje kako je napred opisano. Zavisno od klimatskih
uslova i način pakovanja palete ili rizme, gornji slojevi se deformišu jače, pošto u
ovoj oblasti vlaga prodire brže i u širem području. Papiertechnische Stiftung
Munchen (PTS) i kompanije za proizvodnju papira M-real (MoDo) i StoraEnso su
napravili eksperimente sa ciljem da definišu korelaciju između karakteristika
papira i problema talasanja gore opisano. Naučnici su se nadali da iz rezultata
izvuku mogućnosti pristupa proizvodnji papira sa poboljšanim osobinama ravnoće.
2.2. Metod merenja
Talasastost se može meriti lokalno skeniranjem površine složenog papira.
Da bi se izbegle napred pomenute greške, gornji slojevi se trebaju ukloniti iz
merenja (tj, merenje “donjih 20 tabaka”). Skeniranjem površine dobija se slika
totalne dimenzionalne devijacije paletiranog papira. Amplituda i vrsta talasa
(odnosi se na lokalnu frekvenciju), mogu se izvući iz nalaza. Površina koja se meri
je uvek nepokrivena, jer se mogu pojaviti ometajući faktori koji iskrivljuju
rezultate, kao što je vlaga preuzeta od strane pokrivnih tabaka.
Jedna veoma jednostavna metoda za determinisanje i procenu talasastosti,
razvio je “M-real/ MoRe Research”. Ovde se iz sredine palete pokrivene pločom
od pleksiglasa izvuče samo malo jedan tabak. Ovaj tabak će primiti istu
dimenzionalnu devijaciju kao i cela paleta. Linijskim skeniranjem duž ivice tabaka
mogu se dobiti amplituda talasa, lokalna frekvencija, broj talasa. Daljim merenjem
mogu se determinisati oscilacije u debljini naslaganog papira. Za odnos DL/L' se
ispostavilo da je partikularna karakteristika merenja. Data originalna dužina L i
izmerena dužina L' (slika 4) rezultiraju ekstenzijom dužine krajeva za DL = L' - L.
Na osnovu ovoga, može se izračunati procentualno izduženje množenjem odnosa
DL/L faktorom 100.
2.3. Dobijeni rezultati
U jednoj seriji merenja, jedna fundamentalna vrednost merenja, apsorbcija
vlage posle štampe, je praćena kroz produženi period od dve nedelje u potpuno
različitim paletama (u odnosu na vrstu vlakna, gustine i površine) i uključuje
između 100 do 200 tabaka. Paralelno činjena su različita skeniranja i merena je
težina palete.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
155
Slika 4 Linijsko skeniranje u oba pravca: amplituda poprečnog pravca je veća
(faktor je do 2)
Postaje očigledno da prvih dana (zavisno od vrste papira) apsorpcija vlage
je vrlo značajna. Voluminozni papiri (takozvani knjižni papiri) brže uzimaju vlagu.
Kopir papiri i papiri za lasersku štampu su u srednjem području, dok su se
kalandrirani (glazirani) papiri, tj, papiri visoke glatkoće, pokazali komparativno
inertniji u preuzimanju vlage. Ovaj vremenski faktor je u osnovi uspostavljen za
sve papire izložene serijama merenja i pokazuje da u prvim satima posle štampe,
elongacija, a tako i amplituda talasa jako raste do postignuća maksimalne vrednosti
posle oko 24 sata, a onda se opet lagano smanjuje. Težina palete raste
proporcionalno preuzimanju vlage iz okruženja.
Ako se elongacija (talasastost) testiranih papira stavi u korelaciju sa
standardnim vrednostima za skupljanje, postaje očigledno da papiri koji se jako
skupljaju, takođe teže jačem talasanju.
Zajedno sa linearnim skeniranjem, merenje skupljanja papira je zato vrlo
jednostavna metoda za procenu osobina ravnosti papira pre izlaganja nekom
proizvodnom ciklusu.
3. ZAKLJUČAK
Iz svega izmerenog i navedenog lako je zaključiti da je »smer papira«
odnosno smer vlakanaca u papiru (uvek je u smeru formiranja papirne trake (MD)),
veoma važna karakteristika papira. Papirni tabak oko tri puta više dilatira u
poprečnom (CD) smeru nego u uzdužnom (MD). Zato, na primer, kod papira za
proizvodnju etiketa, posebnu pažnju treba posvetiti pri skladištenju, transportu i
samoj štampi.
4. LITERATURA
[1] Digital printing, Februar 2005. Océ Printing systems GmbH
[2] Technip, Paris, Paper machine start-up conditions, March 1985.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
156
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
157
Tehnika i praksa, Broj 1, 2010.
INDEKS AUTORA
Brajovi} Dragan,
Brajovi} Veljko,
]iri} Radovan,
Damnjanovi} Aleksandar,
Dobri~i} Milan,
Dragi}evi} Sne`ana,
\uki} Radisav,
\uki} Slobodan,
Gojgi} Nata{a,
Jovanovi} Jelena,
Kalezi}-Gli{ovi} Aleksandra,
Klarin Milivoj,
Mari~i} Aleksa,
Milanovi} Dragan,
Mitrovi} An|elija,
Nik{i} Petar,
Radonji} Vojislav,
Radovanovi} Milo{
Ristanovi} Zoran,
Savi} Biljana,
Sretenovi} Doj~ilo,
Uro{evi} Vlade,
Vardi} Slavko,
Veskovi} Milan,
@i`ovi} Mali{a,
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Ovaj dokument je preuzet sa www.vstss.com
Download

Tehnika i praksa