1.2. Sustavni pristup vođenju
Objekt vođenja i subjekt vođenja su u međusobnoj vezi. Potreba za vođenjem javlja se kada subjekt vođenja nije zadovoljan ponašanjem objekta vođenja. Pojasnimo najprije vezu objekta i subjekta vođenja, koristeći se matematičkim jezikom teorije sustava.
1.2.1. Što su objekt i subjekt vođenja ?
Objekt vođenja je sustav na čije ponašanje želimo djelovati. Pod pojmom sustav mislimo na bilo koji skup elemenata međusobno povezanih informacijskim, energetskim i/ili materijalnim tokovima koji se na neki način mogu izdvojiti iz svoga okružja, iz svoje okoline. Pri tome objekt vođenja i dalje ostaje u kontaktu sa svojom okolinom. Označimo sa X utjecaj okoline na objekt a s Y stanje objekta. Objekt vođenja možemo prikazati slikom 1.2.1.
Slika 1.2.1. Veza objekta vođenja i okoline
X nazivamo ulazne veličine objekta vođenja, a Y izlazne veličine objekta vođenja. Uzmimo jedan primjer. Neka je objekt vođenja brod. Njegove ulazne veličine X su stanje okoline: stanje mora, vjetar, valovi, te položaj kormila (kormilar je za brod također dio okoline). Izlazne veličine broda Y koje opisuju njegovo stanje predstavlja kurs broda, brzina broda, zanošenje, ljuljanje i poniranje. Očito je da stanje objekta vođenja Y ovisi o utjecaju okoline X. Postoji određena međuovisnost između ulaza i izlaza objekta vođenja. Tu međuovisnost možemo iskazati jednadžbom
(1.2.1)gdje Fo simbolički označava da postoji određeni odnos između ulaza i izlaza objekta vođenja. Matematički taj se odnos za statičke objekte naziva funkcija, a za dinamičke objekte operator. Pretpostavimo li da su objekti dinamički, Fo je za sada nepoznati operator kojim transformira ulaze X objekta vođenja u izlaze Y.
Govoreći o vođenju kao svrhovitom postupku, ne možemo zanemariti pitanje:
- Čije ciljeve želimo postići postupkom vođenja, odnosno tko želi vođenje,
tko definira kako se objekt vođenja treba ponašati?
Kao odgovor uvodi se subjekt vođenja. Subjekt vođenja definira
ciljeve koji se trebaju postići vođenjem. Ciljevi subjekta odgovaraju njegovim
zahtjevima. Prema tome subjekt ne mora biti jedna osoba. To može biti i
grupa osoba, ili u krajnjem slučaju cijelo čovječanstvo, npr. ako se treba
lansirati projektil koji mora presresti i uništiti neki veliki meteor koji
se kreće prema Zemlji i prijeti njenom uništenju. Kod broda subjekt vođenja
nije samo posada već i brodovlasnik, ali i uvozno/izvozno poduzeće koje
upućuje neki teret na prekomorsko putovanje.
Ovdje možemo napraviti malu digresiju. Poznato detektivsko pravilo kod traženja
počinioca zločina je:
- Pronaći osobu ili osobe koje su profitirale zločinom.
Primijenivši ovo pravilo kod ideje vođenja, subjekt vođenja
je taj koji vođenje treba i s kojim jedino on profitira.
Ukoliko subjekt vođenja svoje želje, ciljeve i postupke prenese određenoj napravi, tvorevini, te nju zaduži da nadzire ponašanje objekta vođenja dobili smo sustav automatskog vođenja, a napravu koja provodi vođenje nazivamo jedinica za vođenje.
Kako je subjekt neobično važan za vođenje izdvajamo ga iz okoline i prikazujemo posebnim blokom. On je u istoj okolini kao i objekt, sposoban da uoči stanje okoline preko djelovanja okoline na objekt X, ali isto tako i stanje objekta preko djelovanja objekta na okolinu Y. Ponekad subjekt ima i informacije o samom objektu i o njegovim parametrima što mu olakšava razumijevanje objekta. Slika 1.2.2. prikazuje ovu situaciju:
Slika 1.2.2. Veza objekta i subjekta vođenja
Ukoliko stanje objekta Y odgovara željama i zahtjevima subjekta, vođenje nije potrebno. Objekt se ponaša upravo onako kako subjekt želi. Ukoliko, pak subjekt nije zadovoljan stanjem i ponašanjem objekta, on treba proizvesti određeni efekt na objekt koji će ga dovesti u novo, za njega zadovoljavajuće stanje. Ovaj efekt, ovo djelovanje subjekta na objekt nazivamo vođenje.
Dakle jedan od temeljnih principa teorije vođenja je:
Sada možemo uvesti dva nova pojma. Prvi su ciljevi subjekta vođenja koje ćemo označiti sa Z*. Drugi pojam su ostvareni ili postignuti ciljevi Z koji su u direktnoj funkciji sa stvarnim stanjem objekta vođenja Y. Tu vezu ostvarenih ciljeva i stanja objekta izrazimo jednadžbom:
(1.2.2)Jednadžbu uvodimo zbog toga što stanje objekta Y ne mora biti izraženo u jeziku kojim se opisuju ciljevi subjekta. Jasno da postoje slučajevi kada je jezik ciljeva subjekta i stanje objekta istovrstan, pa vrijedi jednakost Z = Y Uzmimo jedan primjer. Neka je subjekt vođenja vozač vozila, te neka je njegov cilj održavanje blizine vozila od 60 km/h. Brzinomjer vozila izražava stanje objekta, Y, odnosno brzinu vozila u istim jedinicama (km/h) pa vrijedi jednakost Z = Y. Ukoliko u drugom slučaju vozaču dođe u ruke vozilo američke proizvodnje, kod koga je brzina izražena u miljama/h tada ne vrijedi Z = Y već Z = 0,62 Y, dakle postoji potreba prevođenja (transformiranja) stvarnog stanja objekta u jezik subjekta. Jednakost
(1.2.3)označava da stanje objekta zadovoljava ciljeve subjekta, odnosno da su ciljevi subjekta postignuti. U tom slučaju nema potrebe za vođenjem. Ako je:
(1.2.4)željeni ciljevi subjekta nisu postignuti, pa subjekt treba riješiti dilemu: da li tolerirati djelomično neslaganje postignutog i željenog ili provesti zadatak vođenja pomoću kojeg će zadovoljiti svoje željene ciljeve Z*.
Ako se subjekt odluči za drugu varijantu, on za to treba platiti određenu, često ne malu cijenu. Ako i to prihvati onda najprije treba definirati način na koji će djelovati na objekt, treba najprije uspostaviti kanal vođenja. Na primjer odvojiti neke od ulaza X i na njih djelovati, ili dodati ulaze kojih do tada nije bilo. Bez obzira na koju se varijantu odluči u konačnoj verziji postoji određeni broj ulaza u objekt koje nazivamo upravljački ulazi i označavamo s U. Sada je očito da stanje objekta ovisi o dvije vrste ulaza X i U pa možemo pisati:
(1.2.5)Fo je kao i prije operator objekta koji sada uzima u obzir i vođenje U. Od sada možemo govoriti o sustavu vođenja koji uključuje sve potrebne algoritme i naprave za realizaciju zadatka vođenja i primjenu postupka vođenja na objekt vođenja.
Važno je zapamtiti i to da sustave koje vodimo i koje nazivamo objekti vođenja možemo podijeliti u dvije temeljne grupe. Prva grupa su procesi a druga objekti u gibanju ili pokretni objekti. Vođeni objekti u gibanju se ponekad nazivaju samo objekti vođenja što može stvoriti nesporazum, s obzirom da smo mi pod pojmom objekti vođenja smatramo i procese i objekte u gibanju.
Procesi su radni i proizvodni postupci kojima se služimo pri preradi tvari, pri proizvodnji i pretvorbi energije te pri obradi, pretvorbi i prijenosu materije. Tipični procesi su procesi mljevenja, miješanja, sušenja, valjanja, prijenosa i pohrane fluida, prijenosa i pohrane toplinske energije itd. Dijelimo ih u tri grupe: procese prijenosa, procese prijelaza i procese pretvorbe. Procesi se odvijaju u procesnom uređaju (mlinu, sušari, valjačkom stanu …) ali se vodi proces, a ne procesni uređaj.
Objekti u gibanju ili pokretni objekti su posebna grupa procesa vezanih uz svrhovito gibanje cijelog objekta ili samo jednog njegovog dijela. Tipični primjeri su gibanje alata u alatnim strojevima, gibanje hvataljke industrijskog manipulatora, gibanje broda, automobila ili zrakoplova. Ukoliko se cijeli objekt giba obično govorimo o vozilima - kopnenim, vodenim, zračnim ili svemirskim. Kod vođenja objekta u gibanju vodi se baš taj dio koji se giba ili ukoliko se giba cijeli objekt onda se vodi on sam. Govorimo o vođenju hvataljke manipulatora ili o vođenju broda. Pri tome se hvataljka manipulatora svrhovito giba tako da se smišljeno djeluje na motore u zglobovima manipulatora, a brod se svrhovito giba tako da se smišljeno djeluje na njegov porivni stroj i kormilo. Pojam vezan uz vođenje objekata u gibanju je i navođenje, na primjer navođeni projektil. Kod vođenja objekata u gibanju pomoću povratne veze uobičajeno je da se takav regulacijski sustav naziva servosustav ili servokrug, a zadatak se vođenja zove servozadatak.