Optymalizacja w sterowaniu i podejmowaniu decyzji

Magdalena Sylwia Żurawska, Teresa Zielińska

Skrypt poświęcony jest szeroko pojętym zagadnieniom optymalizacji, których znajomość jest niezbędna w praktyce inżynierskiej. Pierwszą część poświęcono sterowaniu optymalnemu dynamicznych układów sterowania. Omówiono zasadę minimum Pontriagina i pokazano jej uzasadnienie z wykorzystaniem rachunku wariacyjnego. Wykazano równoważność zasad Pontriagina i Hamiltona-Jakobiego-Bellmana. Omówiono warunki optymalności dla zadań z czasem swobodnym i zadań z zadanym czasem. Podano przykłady zadań z ich rozwiązaniami i zamieszczono przykłady do samodzielnego rozwiązania. Opisano też metodę rozwiązywania zadań optymalizacji obiektów liniowych z kwadratowym wskaźnikiem jakości. W zakresie sterowania optymalizującego wskaźniki jakości niniejszy skrypt ma na uwadze głównie wielowymiarowe i liniowe układy sterowania o statycznych (stałych, niezależnych od czasu) macierzach stanu, wejść i wyjść, a także macierzach bezpośredniej transmisji sterowań. Odpowiednie ukształtowanie sterowań pozwala uzyskać spełnienie przyjętego kryterium optymalności. Sterowanie optymalne można realizować tylko w takich układach, na których zachowanie jesteśmy w stanie wpływać, a więc w układach stabilnych i sterowalnych. Na poziomie wykonawczym pożądane sterowania można zrealizować tylko wtedy, gdy odpowiednio dobrane regulatory zapewniają dobrą dokładność odtwarzania wartości zadanych. W praktyce często stosowane są liniowe regulatory PID ze względu na ich prostotę realizacji i stosunkowo dobrą jakość regulacji. W opracowaniu przedstawiono eksperymentalną metodę doboru nastaw regulatora PID, mając na uwadze sterowanie powszechnie stosowanymi silnikami elektrycznymi. Powtórzenie wybranych zagadnień z podstaw sterowania, łącznie z zagadnieniami stabilności i metodą doboru nastaw regulatora podane są w początkowej części pracy. Definicja stabilności w sensie Lapunowa i metody Lapunowa badania stabilności dotyczą zarówno układów liniowych, jak i nieliniowych. W nawiązaniu do wyznaczania sterowań optymalnych przedstawiona jest metoda programowania dynamicznego wywodząca się z zasady optymalności Bellmana. Podana jest także, wywodząca się z programowania dynamicznego, metoda wyznaczania optymalnych dróg w grafach i metoda optymalizacji dyskretnej dla dyskretnych zadań sterowania, łącznie z przykładami obliczeniowymi. Końcowa część skryptu poświęcona jest zagadnieniom podejmowania decyzji optymalnych w warunkach niepewności. Przedstawiono szereg metod dotyczących wyboru postępowania. Podstawy teoretyczne ilustrowane są licznymi przykładami. Przekazane w tej części wiadomości są przydane zarówno do prowadzenia samodzielnej działalności zarządzającej, jak też mogą być wykorzystywane w planowaniu działań różnych urządzeń, np. robotów.

Projektowanie innowacyjnych rozwiązań we współpracy z klientami

Małgorzata Krwawicz, Mariusz Kostrzewski

Autorzy postawili tezę wskazującą na to, że współtworzenie rozwiązań z klientami może przyczynić się do uzyskania rozwiązań, które lepiej spełnią oczekiwania ich użytkowników, a tym samym przyczynią się do wzrostu poziomu ich satysfakcji. Zawarty w podręczniku opis metod, technik i narzędzi przybliża od strony teoretycznej i praktycznej poszczególne etapy współdziałania z klientami i użytkownikami. Wspomniane metody, techniki i narzędzia warto traktować jako wzajemnie dopełniające się. Uzyskany efekt synergii skutkuje wypracowaniem spójnej idei, pomysłu, wreszcie produktu. Podręcznik ten jest predestynowany osobom, których wolą jest dbałość o własny warsztat metodyczny - zarówno pracownikom dydaktycznym, badawczo-dydaktycznym, jak i studentom oraz doktorantom chętnym do samodzielnej rozbudowy gamy umiejętności, jakie mogą zostać "odkryte" podczas zastosowania danych metod, technik i narzędzi. Zawartość podręcznika może zainteresować osoby, które skłonne są zwrócić się w kierunku projektowania partycypacyjnego, a także te, które dbają o najwyższą jakość edukacji przy jednoczesnym angażowaniu form kształcenia urozmaicających i czyniących zajęcia, szkolenia i warsztaty jeszcze bardziej atrakcyjnymi, nastawionymi na pogłębioną współpracę. Zamiarem autorów jest zachęta do dbałości o rozwój wedle koncepcji T-shaped. Jest to metafora używana do opisania zdolności osób (pionowy odcinek lite ry T symbolizuje ugruntowaną wiedzę specjalistyczną w danej dziedzinie lub dziedzinach, podczas gdy poziomy odcinek litery T obrazuje wiedzę ogólną, przekrojową, zdolność do wykorzystania wiedzy kryjącej się obszarach specjalizacji innych niż własne/-a, umiejętność efektywnej komunikacji np. z ekspertami z innych dziedzin i dzielenia się wiedzą oraz umiejętności negocjacyjne). Korzystanie z podręcznika ułatwia struktura jego poszczególnych rozdziałów, która obejmuje określenie celu metody, przedstawienie instrukcji jej stosowania, zaprezentowanie przykładowego wykorzystania metody, zdefiniowanie polecenia wykonania ćwiczenia, wskazanie zakresu zastosowania metody (w ujęciu podmiotowym, przedmiotowym, określenie rodzaju celu i horyzontu czasu), podanie metod alternatywnych i zbliżonych wobec przedstawianej w danym rozdziale oraz zawiera źródła odnoszące się do treści danego rozdziału. Taka struktura rozdziałów zdecydowanie wyróżnia opracowanie na tle innych dostępnych, gwarantując przejrzystość podręcznika, a tym samym ułatwia korzystanie z metod.

Modelowanie numeryczne wybranych zagadnień natryskiwania cieplnego

Tomasz Chmielewski

Metody natryskiwania termicznego są jednymi z najbardziej uniwersalnych technik nanoszenia materiałów powłokowych na materiał podłoża. Umożliwiają one wytwarzanie warstw metalicznych, ceramicznych, jak i kompozytowych, zarówno na podłożach metalicznych, jak i ceramicznych. Niekorzystny stan naprężeń własnych zarówno w powłoce, jak też na granicy powłoki i podłoża, może mieć decydujący wpływ na trwałość eksploatacyjną wytwarzanych powłok i warstw. Ocena stanu naprężeń w natryskiwanych powłokach i wytwarzanych warstwach prowadzona jest metodami analitycznymi, eksperymentalnymi oraz z wykorzystaniem analiz numerycznych. W monografii omówiono założenia do budowy modelu komputerowego układu powłoka metalowa-podłoże ceramiczne pod kątem analizy naprężeń powstałych w procesie natryskiwania termicznego powłok. Na ich podstawie zbudowano model komputerowy (oparty na metodzie elementów skończonych) w celu analizy i prognozowania naprężeń w otrzymywanych powłokach. Zamieszczono także wyniki wpływu prędkości uderzenia cząstki oraz rodzaju materiału powłokowego (Cu, Ti) i podłoża (ceramika Al2O3, żelazo) na deformację cząstki, rozkład pola temperatury oraz pola naprężeń w analizie obejmującej fazę tworzenia się powłoki. Określono wpływ ilości zastosowanych podwarstw, z których składa się powłoka, na wielkość i rozkład naprężeń własnych w powłoce po jej utworzeniu i ochłodzeniu do temperatury otoczenia. Zbudowane modele komputerowe weryfikowano poprzez pomiary wygięcia próbek po procesie natryskiwania termicznego oraz analityczne obliczenia naprężeń w powłokach na podstawie ich krzywizny wygięcia.

Informatyka a filozofia. Od informatyki i jej zastosowań do światopoglądu informatycznego

Paweł Stacewicz

Monografia jest efektem filozoficznych rozważań jej autorów dotyczących informatyki i jej zastosowań w różnych dziedzinach (m.in. w biologii, kosmologii, lingwistyce i sztucznej inteligencji). Pojęciem, które scala poszczególne rozdziały jest światopogląd informatyczny. Oznacza ono nową, prefilozoficzną wizję świata. Wizję, która polega na opisie otaczających nas zjawisk w kategoriach informatycznych (np. algorytm, struktura danych, automat). Mimo informatyczno-filozoficznego podejścia praca ma charakter interdyscyplinarny.

Model prawny udziału organizacji społecznych w ochronie środowiska

Monika Zakrzewska

W opracowaniu zostało zaprezentowane nowe podejście do udziału społeczeństwa w ochronie środowiska, które można scharakteryzować jako odejście od modelu konfrontacji, i przejście do modelu kooperacji organizacji społecznych i organów administracji publicznej w dziedzinie ochrony środowiska. Główną tezą pracy jest wykazanie, że obowiązujące rozwiązania w zakresie udziału organizacji społecznych w ochronie środowiska nie są skonstruowane prawidłowo.   W celu skonstruowania nowego modelu prawnego udziału organizacji społecznych w ochronie środowiska w pracy poddano analizie przede wszystkim materiał normatywny, orzecznictwo oraz piśmiennictwo z prawa ochrony środowiska, a także opracowania z prawa administracyjnego, w zakresie niezbędnym dla prowadzonych rozważań. W odniesieniu do problematyki organizacji społecznych, w pracy znalazły się także pozaprawne aspekty funkcjonowania tych organizacji oraz piśmiennictwo związane z tą tematyką.

Podstawy konstrukcji maszyn. Zbiór zadań. Elementy podatne. Sprzęgła i hamulce. Przekładnie zębate

Tadeusz Szopa

Celem autora prezentowanego zbioru zadań jest wskazanie studentom możliwości zastosowania w praktyce zasad i procedur prowadzenia podstawowych obliczeń inżynerskich wspomagających projektowanie urządzeń mechanicznych oraz typowych modeli obliczeniowych, charakterystycznych dla wybranych zespołów mechanicznych i ich elementów. Pod względem merytorycznym układ zbioru zadań jest w dużej mierze zgodny z układem skryptów teoretycznych tego samego autora, wydawanych pod wspólnym tytułem Podstawy konstrukcji maszyn. Prezentowane opracowanie stanowi drugą część zbioru zadań i zawiera przykłady oraz zadania nawiązujące do obliczeń towarzyszących projektowaniu różnego rodzaju elementów podatnych oraz sprzęgieł, hamulców i przekładni zębatych traktowanych jako części większych całości, czyli układów przenoszenia napędu i innych urządzeń mechanicznych. W opracowaniu dużo miejsca poświęcono zagadnieniom modelowania i podejmowania decyzji dotyczących stopnia zaawansowania modeli, doboru wartości współczynników bezpieczeństwa itp. Na przykładach pokazano sposób uwzględniania czynnika losowego, w tym niezawodności, często pomijanego w innych krajowych publikacjach dydaktycznych. Uwzględnienie tego czynnika zazwyczaj zmniejsza stopień niepewnoći obliczeń.   Przedstawione przykłady są bogato ilustrowane rysunkami (w tym rysunkami technicznymi), schematami i wykresami, co ułatwia zrozumienie stosowanych metod obliczeń.

Sztuczna inteligencja dla inżynierów. Metody ogólne

Mieczysław Muraszkiewicz, Robert Nowak

Autorami poszczególnych rozdziałów są wykładowcy Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej, którzy aktywnie biorą udział w rozwoju sztucznej inteligencji. W rozdziale pierwszym znajdują się informacje o historii, charakterze i zastosowaniach sztucznej inteligencji. Rozdział drugi traktuje o podstawowym nie tylko dla sztucznej inteligencji zagadnieniu przeszukiwania przestrzeni stanów w poszukiwaniu rozwiązań zadanego problemu. Towarzyszy temu omówienie metod optymalizacji, które wskazują najlepsze rozwiązanie z punktu widzenia przyjętego kryterium. Tematem kolejnego rozdziału jest uczenie maszynowe. Rozdział czwarty został poświęcony archi-tekturom sztucznych sieci neuronowych, w tym sieciom głębokim. W rozdziale piątym znajduje się prezentacja i dyskusja dotycząca wzajemnych związków etyki i sztucznej inteligencji, ze szczególnym naciskiem na konieczność przedstawiania wyników działania systemów SI w sposób zrozumiały dla człowieka. Każdy rozdział jest opatrzony notą bibliograficzną, która podaje pozycje rozszerzające omówiony materiał. Książka może służyć jako podręcznik i wsparcie dydaktyczne wykładów z zakresu SI, a czytelnik powinien wiedzieć, jak dane są reprezentowane w postaci cyfrowej, umie czytać pseudokod i potrafi programować strukturalnie. Przedstawione metody autorzy wyjaśniają w sposób intuicyjny, ale dbają też o precyzję, wykorzystują przykłady i podają algorytmy. Kontynuacją książki jest tom prezentujący metody sztucznej inteligencji dla różnych grup zastosowań, m.in. analizy danych strukturalnych (tabelarycznych), analizy tekstów w języku naturalnym, analizy sekwencji biologicznych, widzenia maszynowego, przetwarzania mowy oraz bezpieczeństwa systemów SI.

Podstawy pomiarów

Jacek Dusza, Paweł Gąsior, Grzegorz Tarapata

Podręcznik został opracowany jako podstawowa pomoc dydaktyczna do przedmiotów "Podstawy pomiarów" i "Metrologia" wykładanych na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej. Ponieważ celem wykładu i laboratorium z tych przedmiotów jest nauczenie studentów technik eksperymentu oraz zasad funkcjonowania podstawowej aparatury pomiarowej, zdecydowano się na położenie nacisku na umiejętności zaplanowania eksperymentu, właściwy dobór aparatury pomiarowej, analizę niepewności pomiarowych oraz na krytyczne podejście do przeprowadzonego doświadczenia i uzyskanych wyników. Zwrócono także uwagę na różnice występujące między analogowymi i cyfrowymi metodami pomiarowymi. Ponieważ aktualnie przedmioty "Podstawy pomiarów" i "Metrologia" są prowadzone na pierwszym lub drugim semestrze studiów, co powoduje, że studenci nie posiadają jeszcze wystarczającej wiedzy z teorii obwodów, matematyki czy układów elektronicznych, w podręczniku wprowadzano i szczegółowo wyjaśniano nowe dla nich pojęcia i zasady działania nieznanej aparatury. Przedstawione treści dotyczą głównie wiedzy poruszanej na wykładzie.

Drgania mechaniczne. 15 podstawowych wykładów

Włodzimierz Kurnik

Treść podręcznika podzielona jest na 15 wykładów. Każdy z wykładów jest spójnym kwantem wiedzy z przykładami obliczeniowymi. Każdy wykład kończy się zestawem pytań sprawdzających, które dotyczą najważniejszych spodziewanych efektów kształcenia. Drugi podział treści książki, to podział na 8 rozdziałów dotyczących różnych rozważanych zagadnień drganiowych. Każdemu rozdziałowi odpowiada jeden lub kilka wykładów. Rozdziały mają odrębną numerację podrozdziałów, wzorów, rysunków i przykładów, dzięki czemu można częściowo zmieniać kolejność ich studiowania, zaczynając jednak zawsze - po wiadomościach wstępnych - od drgań układów liniowych o jednym stopniu swobody. Treść książki jest ściśle skoordynowana nie tylko z wykładem, któremu odpowiada, ale też z ćwiczeniami audytoryjnymi oraz z programem ćwiczeń laboratoryjnych, które w ramach kierunku Mechanika i Budowa Maszyn są integralną częścią przedmiotu pod nazwą "Drgania mechaniczne". Każde z tych ćwiczeń znajduje swoje odzwierciedlenie w przykładach omawianych w podręczniku. Główny podział książki na rozdziały oparto na kryterium liczby stopni swobody i liniowości równań. Z tego punktu widzenia wyodrębniono w formie rozdziałów drgania liniowego układu o jednym stopniu swobody (rozdział 2), drgania układów liniowych o wielu stopniach swobody (rozdział 4) oraz drgania liniowych jednowymiarowych układów ciągłych (rozdział 5). Wiadomości wstępne zawierające istotę, znaczenie i klasyfikację drgań, modelowanie procesów i układów drgających oraz elementy analizy i syntezy harmonicznej zawarto w rozdziale 1. Rozdział 3 jest poświęcony analizie i interpretacji drgań układów o jednym stopniu swobody - liniowych i nieliniowych - na płaszczyźnie fazowej. Opisane są punkty osobliwe jako położenia równowagi układu drgającego. Pokazano także charakter trajektorii fazowych w otoczeniu punktów osobliwych, z uwzględnieniem ich stateczności. Celem tego rozdziału jest zdobycie umiejętności szkicowania obrazów fazowych układów drgających i rozpoznawania ich właściwości bez rozwiązywania ich równań. W rozdziale 6 przedstawiono podstawowe wiadomości dotyczące właściwości układów nieliniowych o jednym stopniu swobody - swobodnych i wymuszonych harmonicznie - na podstawie ich analizy metodą Galerkina. Podręcznik kończą rozdziały 7 i 8 jako pojedyncze wykłady poświęcone odpowiednio drganiom parametrycznym i drganiom samowzbudnym, w formie bardziej poglądowej niż analitycznej, jednak z zachowaniem niezbędnego minimum, dotyczącego ich modeli, analizy i podstawowych właściwości. Książka ściśle wiąże się z podręcznikiem "Wykłady z mechaniki ogólnej", wydanym po raz pierwszy w roku 2005 nakładem Oficyny Wydawniczej Politechniki Warszawskiej. Trzecie, poprawione wydanie tej książki ukazało się w roku 2017. Często odwołuje się do wiedzy zawartej w tym podręczniku i łącznie z nim stanowi swoistą całość. Kompletna wiedza z mechaniki ogólnej zawarta w wymienionym podręczniku nie jest warunkiem koniecznym do rozpoczęcia studiów w zakresie drgań mechanicznych, ale jej zrozumienie jest zdecydowanie pomocne w skutecznym opanowaniu wiedzy z zakresu drgań.

Krajobraz w planowaniu przestrzennym

Alina Maciejewska

Tom VII serii monografii naukowych Wydziału Geodezji i Kartografii Politechniki Warszawskiej "Gospodarka Przestrzenna" W monografii przedstawiono problematykę dotyczącą związku planowania przestrzennego ze środowiskiem naturalnym, w tym elementami przyrodniczymi objętymi planami zagospodarowania przestrzennego. Omówiono m.in. rewitalizację terenów poprzemysłowych oraz infrastrukturę techniczną i komunikacyjną uwzględniającą aspekty krajobrazowe. Książka przeznaczona jest dla uczelni wyższch kształcących na kierunkach Architektura i Urbanistyka, Architektura Krajobrazu, Gospodarka Przestrzenna oraz Ochrona Środowiska.

Urban Design in Town Planning. Current Issues and Dilemmas from the Polish and European Perspective

Krystyna Solarek

Cities have become the habitat for more than half of the world's population. Cities are not only a desirable location for life activities but also the subject of great interest, scientific research and social activities as well as everyday fascinations. However, it can be observed that the more we talk about cities and their planning - about sustainable development, eco-development, new technologies, smart cities, participatory planning and various new urban policies, etc., the less space there is to deal with the topic of urban design. Indeed, urban design will not solve all city problems, but one must be aware that all city problems will not be solved without urban design. It is evident that city is as a complex, dynamic open system shows great possibilities of self-regulation and self-organization. However, people have been trying to influence this system for centuries through planning. The formation of certain rules and deepening knowledge of the functioning of urban organisms certainly contribute to improving quality, in this case the quality of life in cities. The organization is not an end in itself, but a tool for getting certain collective values. Town planners and urban designers, based on the broad knowledge they have, are probably the closest to achieving the assumed results (Mironowicz 2013). Urban design as an occupation is relatively new, but historically it has usually played a significant role in forming cities. Urban design, although it did not have that name yet, has for centuries been one of the most important arts - the one that has most strongly affected the lives of successive generations that has survived to this day - whether in a transformed or unchanged form, or in memory and historical records. In the simplest terms urban design is a link between architecture and spatial planning - a part of spatial planning with the basics and approach of architecture. This is a field where not all architects and few town-planners feel good and competent. It is art, technique, skill and process, as a result of which spatial structures are shaped. It gives them form, function and character appropriate to the scale of the study or document. Urban designs, as the saved projects, no matter how long they were prepared, usually "last" only for a moment. But this does not mean that they do not matter to the development of cities. On the contrary - they change into land development plans, strategies and action programs, or projects for the specific areas, sometimes they are only an inspiration or hint for municipal authorities, and at other times the basis for creating master plans or a picture that allows participants to check the ideas presented. Among the various projects or competition urban concepts, the possibility of implementation usually has one vision - the others remain the experience of the designers or an inspiration for those who had the opportunity to look at them. Despite the apparent elusiveness of this "being", which is the urban design, it has a key impact on the formation of spatial structure cities. This book doesn't offer any detailed guideline of urban design, arranging the streets, squares and buildings that make up the public face of towns and cities. It is only to show how important it is to shape city structure using urban design, where it is possible, so as to build urban developments which are both structurally and functionally harmonious, logical, friendly, resilient, rational and... beautiful. This has been man's desire since the very beginning and today it's important to recall this with the reflection on the role and range of urban design in the times of participatory culture of the information era. The book is also intended to show where urban designs are the most useful today and what priorities can guide their creation if they are to be consistent with contemporary postulates. The study also draws attention to the biggest problems, difficulties and challenges that relate to design in the era of participation, parameterization, globalization and uncertainty. Most analyzes end with questions, although I try to answer some of them myself, without any certainty as to whether they are correct. The study also shows where, in a fascinating and broad urban theme, urban designers can find a place for themselves - how to translate new ideas and postulates for urban design. I would like to draw attention to some current issues and dilemmas of urban design related to both new models of economic development, features and needs of contemporary societies, as well as new planning tools. The lack of creative foundations for regional planning, the disappearance of urban design in local planning, and the underestimation of urban design in the education of architects and town planners are particularly noticeable in Poland, but also visible in other countries. And yet temporary problems, also those related to the impediments to the implementation of urban design, will probably end sometime. We must therefore prepare for the fact that urban design will still be needed. That's why this publication seems to be important. The specificity of European cities and planning traditions have led me to narrow the field of analysis, therefore I do not discuss the urban problems of the whole world, the more so as the urbanization phenomena occurring, for example, in Asia or America, are very complicated. Nevertheless, I do make reference to selected world trends in urban planning. I devote a lot of space to the problems of urban design in Poland, which are partly convergent with those that concern other post-socialist countries, although much concerns only Polish specifics. I hope that showing them in the European context will bring this topic closer to those who do not know the realities of Polish spatial planning, and, on the other hand, that it will help Polish readers to see how and under what conditions urban design can be applied. The presented study consists of three main parts. Since I consider doubts, dilemmas and challenges related to urban design in the contemporary world, their titles are formulated as questions - such the questions that many urban designers ask in their professional work: "What is Urban Design?", "What to Design?" and "How to Design?". In the first part of the monograph I present various approaches to the topic of urban design, its status and role in shaping the spatial structure of cities. The second part of the book titled "What to Design" shows how different scales and ranges are related to urban design but, above all, draws attention to those topics that are currently the most up-to-date when undertaking planning studies. Therefore, it does not cover all the areas of activity dealt with by city planners, and some of them are only approximated by other considerations (for example, the issue of housing has not been separated, only included in some other thematic groups). In the third part, I consider the current new tasks for urban planners caused by civilizational changes, including social and technological changes, and the possible approaches to design in this situation, including using new techniques and tools. The book is dedicated to urbanists - scientists, designers and planners - not only Polish ones. It is also for all, who have contemporary city in mind, as it is a voice in a discussion about problems and challenges, some of which are universal. It is for those who do not know the Polish planning system nor Poland in general - so as they can expand their knowledge and awareness as well as convince themselves that we can participate in various joint activities. The book is also dedicated to Polish recipients - so that they will feel that we are participating in a joint project for shaping European cities, and although we do not always have success (because a lot has to change), we can not give up learning and teaching others, motivating and improving urban designers' workshop - it may be useful again. In some parts of this book, I have developed threads that appeared in my earlier publications, which has been provided in the text with relevant information, but it mainly consists of new content. I have used my over 25 years of experience in urban design and town planning, but I have also based my research on the city structure and its individual problems. This influenced the subjective selection of illustrations and examples - the ones that I know best, including some of my own studies, prevail in the book.

Architektura organiczna i jej wielcy wizjonerzy

Marta Tobolczyk

Książka jest uzupełnieniem publikacji Architektura współczesna. Geneza i charakterystyka wiodących nurtów wydanej w 2017 roku, w której przedstawiono wiodące nurty światowej architektury XX i XXI wieku. Na uboczu tych głównych kierunków rozwijał się niszowy nurt architektu ry organicznej, kształtowany w USA przez wybitnych twórców: Louisa H. Sullivana, Franka Lloyda Wrighta, oraz w Europie przez Hiszpana Antoniego Gaudiego, Fina Alvara Aalto oraz Austriaka Rudolfa Steinera. Architektów tych łączyło dążenie do odrzucenia wszelkich schematów stylistycznych na rzecz formowania budowli symulujących naturalny wzrost podpatrzony w przyrodzie. Każdy z tych twórców stworzył wybitne dzieła o odrębnych indywidualnych cechach. Wszyscy oni w inspiracjach z natury poszukiwali odpowiedzi na pytanie, jak kształtować architekturę zharmonizowaną z otoczeniem i odpowiadającą uwarunkowaniom społeczno-ekonomicznym ich czasów, bez kontynuowania historycznych tradycji architektury tworzonej przez poprzednie pokolenia. Nic lepiej nie rozwiązuje złożonych problemów energetycznych i ekologicznych, odnawiania zasobów i pełnego wykorzystania właściwości materiałów, jak sama natura. Dlatego istnieje cała grupa projektantów młodszej generacji, która uważa się za kontynuatorów organicznej tradycji. Książka niniejsza jest próbą przedstawienia genezy i charakterystyki ważnych nurtów obecnego i poprzedniego stulecia: architektury organicznej i nowo organicznej, które wychodzą naprzeciw wspomnianym wyzwaniom.

Modelowanie procesów w systemach magazynowych w zastosowaniu do oceny niezawodności i efektywności ich funkcjonowania

Konrad Lewczuk

Celem funkcjonowania systemów magazynowych jest regulacja, czyli zmniejszanie niekorzystnych następstw różnic w natężeniu i strukturze strumieni materiałowych, wynikających z popytu i podaży określonych dóbr. Cel ten wymaga posiadania przez magazyn odpowiednich zdolności buforowania (przechowywania) oraz zdolności rozdziału i konsolidacji materiałów. Tak więc zadania logistyczne magazynu wynikają z przepływów materiałowych w łańcuchu dostaw oraz związanych z tymi przepływami informacji. Magazyny mogą być umiejscowione w różnych miejscach w łańcuchu dostaw między miejscami pozyskiwania podstawowych surowców, przez miejsca obsługi produkcji na różnych szczeblach, sprzedaż produktu finalnego końcowemu nabywcy, aż po utylizację tego, co z produktu zostaje po zużyciu. Przedmiotem rozważań zawartych w niniejszej monografii jest modelowanie procesów w obiektach magazynowych w zastosowaniu do oceny niezawodności i efektywności ich funkcjonowania, a w szerszym aspekcie - funkcjonowania systemów, w których one pracują.

Teoretyczne podstawy cyfrowego bliźniaka aplikacji ETCS

Andrzej Kochan

Monografia jest poświęcona cyfrowemu odwzorowaniu aplikacji ETCS. Aplikację taką należy rozumieć jako system ERTMS/ETCS zaimplementowany na określonym obszarze sieci kolejowej np. linii kolejowej. System ERTMS/ETCS realizuje zadania systemu automatycznego zabezpieczenia pociągu ATP (ang. Automatic Train Protection), do których należą: - wyznaczanie zezwolenia na jazdę; - wyznaczanie dynamicznego profilu prędkości dopuszczalnej w obszarze zezwolenia na jazdę; - nadzór nad przestrzeganiem dynamicznego profilu prędkości dopuszczalnej; - automatyczne hamowanie pociągu w przypadku zagrożenia bezpieczeństwa ruchu kolejowego. Poprawna realizacja tych funkcji zapewnia bezpieczeństwo ruchu kolejowego na obszarze sieci kolejowej, nadzorowanego przez aplikację ETCS. Poprawność realizacji funkcji jest kluczowym wymaganiem dla systemu ERTMS/ETCS. Przeprowadzone przez autora badania w ramach projektu "Cyfrowa kolej. Cyfrowy bliźniak aplikacji ETCS. Wirtualne prototypowanie i symulacja scenariuszy operacyjnych" są oryginalnym osiągnięciem indywidualnego dorobku autora i obejmują składowe zagadnienia badawcze, takie jak: - koncepcja infrastruktury Cyfrowego Bliźniaka Aplikacji ETCS (rozdz. 4.1); - identyfikacja i opracowanie modelu Aplikacji ETCS i jej otoczenia (rozdz. 4.4); - koncepcja wirtualnego laboratorium i metodyki projektowania aplikacji ETCS; przez wirtualne prototypowanie (rozdz. 4.5.2); - formalny model infrastruktury kolejowej w postaci Multigrafu IS (rozdz. 5.2); - algorytmy weryfikacji poprawności modelu infrastruktury kolejowej (rozdz. 5.3); - formalny model procesu weryfikacji aplikacji ETCS z wykorzystaniem symulacji scenariuszy operacyjnych, w tym: formalna specyfikacja scenariusza operacyjnego (rozdz. 5.4.1) i koncepcja obrazu symulacji scenariusza operacyjnego (rozdz. 5.4.3); - implementacja weryfikacji modelowej z wykorzystaniem czasowych, rozproszonych automatów współbieżnych, jako formalnej metody pozwalającej na kompleksową weryfikację modelu aplikacji ETCS (rozdz. 5.5). Opis wymienionych nowatorskich zagadnień jest uzupełniony charakterystyką powiązanych, istniejących rozwiązań, które stanowią środowisko łączące aktualny stan wiedzy z dorobkiem autora.

Ćwiczenia laboratoryjne z chemii budowlanej

Andrzej Garbacz, Bogumiła Chmielewska, Justyna Kuziak, Paweł Łukowski

Celem powstania skryptu było umożliwienie studentom praktycznego zapoznania się z problemami chemii budowlanej w skromnych warunkach laboratorium. Tematyka ćwiczeń obejmuje oznaczenia związane z określaniem składu jakościowego i ilościowego materiałów budowlanych, zadania związane z chemiczną oceną przydatności materiałów budowlanych, zwłaszcza spoiw mineralnych i żywicznych, a także przebiegiem reakcji chemicznych, w szczególności związanych z procesami korozji i ich skutkami w odniesieniu do betonu, żelbetu i metali. Specjalnej uwadze studentów należałoby polecić ćwiczenie z komputerowej symulacji hydratacji cementu, stanowiące precedensowy przykład nowej dziedziny badań - Komputerowej Inżynierii Materiałów (Computational Material Science). Odpowiedni program komputerowy w tym zakresie został opracowany przez P. Łukowskiego. Bardzo przydatne dla studentów powinny być również przykłady obliczeń chemicznych oraz statystycznego opracowywania uzyskanych wyników i wnioskowania w kategoriach statystycznych.

Propedeutyka BIM - filozofia modelowania informacji o obiekcie budowlanym

Andrzej Szymon Borkowski

W monografii przedstawiono BIM (modelowanie informacji o obiekcie budowlanym) jako przedmiot twórczego myślenia i działania. BIM jest podstawą dochodzenia do idei cyfrowego bliźniaka, a jego stosowanie wymaga dogłębnego poznania i zrozumienia. W pracy przedstawiono autorską periodyzację historii rozwoju BIM wraz z epokowymi wydarzeniami. W toku studiów literaturowych zaprezentowano nową emfatyczną definicję BIM. Rozdziały teoretyczne prezentują unikalną wiedzę na temat błędów poznawczych, konstytutywnych cech BIM czy zjawisk emergentnych. W ramach prac eksperymentalnych i badań własnych opracowano niskobudżetowy zestaw IoT (internetu rzeczy) dla BIM oraz ramy koncepcyjne cyfrowego bliźniaka wspierającego fazę eksploatacji w cyklu życia obiektu budowlanego. Zbudowany model połączenia pomiędzy czujnikiem a modelem BIM może zostać wykorzystany w przemyśle budowlanym. Z kolei unikalne ramy koncepcyjne cyfrowego bliźniaka mogą zostać w praktyce zaimplementowane w procesach utrzymania i konserwacji obiektów budowlanych. Rozprawę wieńczą rozdziały związane z edukacją i przyszłością BIM. Monografia może być interesującą pozycją zarówno dla wyspecjalizowanych zawodów, uczestniczących w procesach inwestycyjno-budowlanych, jak i mniej zaangażowanych interesariuszy sektora budowlanego. Najważniejszymi elementami świadczącymi o wartości naukowej niniejszej monografii są: - Analiza stanu wiedzy i przegląd literatury krajowej i zagranicznej (aż 333 pozycje) w zakresie przedmiotu badań, w tym usystematyzowanie wiedzy i wskazanie fundamentów BIM. - Periodyzacja BIM ze względu na ideę, podejście oraz kulturę organizacyjną. - Analiza tzw. ekologii narzędzi na przykładzie możliwej interoperacyjności na linii BIM-GIS. - Autorski system wykorzystania IoT we współpracy z BIM i pokazanie możliwości jakie daje Digital Twin w skali mikro. - Opracowanie autorskich ram koncepcyjnych dla Digital Twin. Odrębnym elementem, choć o znaczeniu bardziej dydaktycznym, jest opracowanie grupy porad dotyczących nauczania BIM. dr hab. inż. Krzysztof Zima, prof. PK (fragment recenzji wydawniczej)

Budowa bezprzewodowego czujnika Bluetooth w oparciu o moduł Arduino

Marek Żyliński

Celem tego skryptu jest przedstawienie ogólnej koncepcji urządzenia pomiarowego komunikującego się za pomocą interfejsu Bluetooth. Wzorzec może zostać wykorzystany przy tworzeniu urządzeń wearables lub systemów automatyki, takich jak inteligentny dom lub urządzeń Internetu rzeczy (IoT), gdzie różnego rodzaju czujniki wymieniają informacje, tworzą sieć. W ramach ćwiczeń, poznamy kolejne zagadnienia konieczne do realizacji tego typu urządzenia. Rozpoczniemy od typów danych, wykorzystywanych przy programowaniu mikrokontrolerów, oraz konwersji pomiędzy nimi, następnie przedstawiona zostanie komunikacja za pomocą interfejsu I2C z wybranym czujnikiem cyfrowym, by w kolejnym kroku zapoznać się z komunikacją za pomocą interfejsu Bluetooth. Ostatecznie można wykorzystać omawiany wzorzec we własnym projekcie realizowanym w ramach przedmiotu, np. stacji pogodowej lub monitorze lotu rakiety. W przyszłości nabyte umiejętności można wykorzystać w ramach pracy dyplomowej lub w pracy przy nowych urządzeniach.

Gospodarka wodno-ściekowa w gospodarce cyrkulacyjnej

Marek Gromiec

Książka jest 5 tomem CET - serii monografii naukowych Wydziału Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej, która jest wydawana we współpracy z Instytutem Badań Stosowanych Politechniki Warszawskiej Sp. z o.o. SERIA MONOGRAFIE CIRCULAR W monografii podano ogólne założenia i zastosowania unijnej gospodarki cyrkulacyjnej i nowego paradygmatu ściekowego w gospodarce wodno-ściekowej. Przyjęto, że unijna gospodarka cyrkulacyjna może mieć zastosowanie w praktyce nie tylko w gospodarce odpadowej, ale też w gospodarce wodno-ściekowej, a szczególnie w odnowie wody ze ścieków, co jest zgodne z nowym amerykańskim paradygmatem (NEW - Nutrienty-Energia-Woda), który dotyczy również odzysku substancji biogennych, energii i wody. Przedstawiono także możliwości integracji nowego paradygmatu odzysku dla substancji biogennych, wody i energii z gospodarką cyrkulacyjną, stwarzającego nowe perspektywy ekonomiczne, co jest bodźcem do opracowania i wdrożenia rozwiązań innowacyjnych, a także może odegrać istotną rolę w zrównoważonym rozwoju miast i w ograniczeniu zmian klimatycznych, przynosząc korzyści o charakterze ekonomicznym i środowiskowym. W rozdziałach od 2 do 7 przedstawiono w pełnej skali technicznej technologie stosowane za granicą. Obejmują one zagadnienia dotyczące: odzysku wody, w tym filtrację i dezynfekcję ścieków, odzysku metali i chemikaliów oraz odzysku fosforu z odcieków z osadów, jak też usuwanie substancji biogennych, odzysku energii ze ścieków i osadów. W rozdziałach 8 i 9 zaprezentowano rozwiązania problemów środowiskowych związanych z tworzywami sztucznymi oraz z produkcją wodoru - uznanego za paliwo przyszłości, wychodzące naprzeciw gospodarce cyrkulacyjnej i zmianom klimatycznym. W ostatnim rozdziale przedstawiono wybrane przykłady technologii, związanych z gospodarką cyrkulacyjną w gospodarce wodnościekowej - zastosowane w Polsce.

Przedsiębiorczość technologiczna w procesie kreowania przewagi konkurencyjnej przedsiębiorstw wysokich technologii

Zbigniew Chyba

Celem monografii jest ocena związków między kształtowaniem przedsiębiorczości technologicznej a tworzeniem przewagi konkurencyjnej przedsiębiorstw wysokich technologii.   Monografia składa się z dziewięciu rozdziałów, wstępu i zakończenia. Pierwsze pięć rozdziałów zawiera treści teoretyczne i stanowią część teoretyczną pracy. Rozdziały szósty, siódmy, ósmy i dziewiąty zawierają wyniki badań ilościowych i jakościowych przedsiębiorstw sektora @high-technology i stanowią część empiryczną pracy.   Rozdział pierwszy zawiera teoretyczne podstawy przedsiębiorczości, różne rozumienie pojęcia, dyskusje definicji oraz wybrane modele i teorie przedsiębiorczości. Zwrócono w nim szczególna uwagę na przedsiębiorczość intelektualną, w tym wybrane przejawy przedsiębiorczości innowacyjnej, takie jak przedsiębiorczość technologiczna i akademicka.   W rozdziale drugim przedstawiona jest charakterystyka technologii jako strategicznego zasobu organizacji, w tym definicje i klasyfikacje według różnych kryteriów. Scharakteryzowano pojęcie potencjału technologicznego i jego kluczowych determinant. Przeprowadzono w nim również dyskusję kluczowych metod oceny i selekcji technologii.   W rozdziale trzecim została przedstawiona charakterystyka przedsiębiorczości technologicznej, dyskusja definicji pojęcia, a także czynniki wpływające na kształtowanie przedsiębiorczości technologicznej.   W rozdziale czwartym problematyka przedsiębiorczości technologicznej została rozszerzona o szeroką analizę determinant przedsiębiorczości technologicznej i ich wpływ na rozwój analizowanej koncepcji na poziomie indywidualnym i instytucjonalnym.   W rozdziale piątym została przedstawiona dyskusja pojęcia konkurencji oraz konkurencyjności na różnych poziomach i w jej różnych wymiarach. Następnie omówiono koncepcje przewagi konkurencyjnej przedsiębiorstw, jej parametry i mierniki, a także główne modele przewagi konkurencyjnej w odniesieniu do podejścia pozycyjnego i zasobowego w strategicznym zarządzaniu organizacjami.   W rozdziale szóstym przedstawiona została koncepcja pracy badawczej, procedury przeprowadzenia badań ilościowych i jakościowych, sformułowane hipotezy badawcze, a także charakterystyka zbiorowości badawczej i próby badawczej. Zaprezentowano również wyniki badań dotyczące wpływu opcji pozyskiwania technologii na rozwój przedsiębiorczości technologicznej w przedsiębiorstwach high-tech.   W rozdziale siódmym omówione zostały wyniki badań, dotyczących wpływu poszczególnych determinant na kształtowanie przedsiębiorczości technologicznej. Zaprezentowano również wyniki badań, dotyczące wpływu opcji pozyskiwania technologii oraz roli ośrodków innowacji i przedsiębiorczości w kształtowaniu przedsiębiorczości technologicznej w firmach high-tech.   W rozdziale ósmym została zaprezentowana ocena kluczowych determinant przedsiębiorczości technologicznej oraz czynników warunkujących kreowanie przewagi konkurencyjnej przedsiębiorstw, dokonana przez przedstawicieli kierownictwa badanych podmiotów sektora zaawansowanych technologii. Przedstawiono również korelację poziomu przedsiębiorczości technologicznej z poziomem osiąganej przewagi konkurencyjnej analizowanych przedsiębiorstw.   W ostatnim, dziewiątym rozdziale przedstawione zostały studia przypadków pięciu przedsiębiorstw, charakteryzujących się wysokim poziomem oszacowanej przedsiębiorczości technologicznej, a także wysoką oceną konkurencyjności na rynku. Były to zarówno podmioty o rodowodzie akademickim, jak i inne przedsiębiorstwa innowacyjne o wysokim ładunku działalności badawczo-rozwojowej.   Pracę zamyka podsumowanie kluczowych wyników badań wraz z weryfikacją postawionych hipotez badawczych. Wnioski wynikające z przeprowadzonych badań empirycznych i ich ocen zostały wzbogacone o rekomendacje dotyczące możliwych kierunków dalszych badań w rozpatrywanej tematyce.

Podstawy analizy matematycznej. Tom 2. Rachunek całkowy, szeregi

Andrzej M. Kaczyński

Skrypt jest kontynuacją materiału zawartego w tomie 1. Obejmuje dwa działy – rachunek całkowy z elementami teorii pola oraz szeregi liczbowe i funkcyjne.   Wybór i zakres materiału uwzględnia potrzeby wydziałów uczelni technicznych i ekonomicznych. W skrypcie zawarto stosunkowo dużą liczbę przykładów i zadań całkowicie rozwiązanych, ułatwiających zrozumienie materiału teoretycznego. Przeznaczony jest głównie dla studentów studiów dziennych, zaocznych i wieczorowych na tych uczelniach, gdzie matematyka nie jest przedmiotem kierunkowym.

Modelowanie konstrukcji budowlanych

Zbigniew Kacprzyk, Przemysław Czumaj, Sławomir Dudziak

Do napisania niniejszej pracy skłoniła autorów coraz większa tendencja do wykonywania złożonych obliczeń przy słabej znajomości ograniczeń metody elementow skończonych i bez należytej weryfikacji. Tendencja ta jest widoczna jest zarówno w praktyce projektowej, jak i w programach nauczania uczelni technicznych.   Zdaniem autorów znajomość MES-u przez konstruktorów może być dość powierzchowna w zakresie podstaw teoretycznych, ale powinna być pełna w zakresie wykorzystywanych elementów skończonych. Przykładowo, jeśli konstruktor analizuje płytę średniej grubości i wykorzystuje płytowy element skończony, nie musi znać wyprowadzenia równań opisujących ten element, ale powinien znać ogólne zasady stosowania takiego elementu (w tym warunki stosowalności teorii płyt średniej grubości), a szczególnie warunki (i ścieżkę) zbieżności.   Celem pracy jest pokazanie możliwości modelowania konstrukcji, skutków modelowania i możliwie najprostszego przedstawienia teorii MES umożliwiającego odpowiedzialne prowadzenie obliczeń i ich weryfikację. Autorzy podjęli próbę sformułowania standardów obliczeń inżynierskich wspomaganych komputerem, ale mają świadomość, że zamieszczone informacje są zaledwie przyczynkiem do tego ważnego elementu pracy inżyniera. Książka dedykowana jest konstruktorom budowlanym, studentom kierunku budownictwo, uczestnikom kursów użytkowników programów wspomagających i automatyzujących projektowanie konstrukcji.

Zrównoważony rozwój społeczno-gospodarczy regionów i gmin polskich

Eugeniusz Sobczak

W książce omówiono różne aspekty zrównoważonego rozwoju społeczno-gospodarczego realizowanego na terenie naszego kraju. Kolejne części opracowania dotyczą: aktywności innowacyjnej różnych regionów Polski; analizy dynamiki i struktury PKB w regionach i podregionach Polski; oceny poziomu spójności demograficznej obszarów wiejskich w porównaniu z miastami w latach 2005–2015; analizy porównawczej gmin, wykazujących się najwyższym syntetycznym miernikiem rozwoju i dynamiką wskaźnika przedsiębiorczości w województwie mazowieckim; zrównoważonego rozwoju jako zasady prawnej ochrony środowiska, stanowiącej gwarancję realizacji „wizji” programowej i godnego życia w jednostkach samorządu terytorialnego; sieci ekoturystycznej „Między Bugiem a Narwią” na tle rozwoju społeczno-gospodarczego powiatu ostrowskiego; rozwoju lokalnego gmin wiejskich na wybranych przykładach, a także finansowania ze środków unijnych zadań z zakresu zrównoważonego rozwoju w krajach Grupy Wyszehradzkiej.

Termodynamika odnawialnych źródeł energii

Zbigniew Wrzesiński

W opracowaniu przedstawiono teorie niezbędne do zrozumienia procesów termodynamicznych, leżące u podstaw wybranych technologii Odnawialnych Źródeł Energii. Omówione teorie dotyczą m.in.: rozkładów statystycznych, termodynamiki gazów kwantowych, struktury pasmowej ciała stałego, termodynamiki zjawisk kontaktowych, idei technologii bezemisyjnej synergii węglowo-jądrowej (BSWJ) oraz termodynamiki jednorodnego wysokotemperaturowego reaktora jądrowego IV generacji chłodzonego helem.

Tarcze sprężyste. Zbiór zadań z przykładami zastosowań

Aleksander Szwed, Stanisław Jemioło

Tematem podręcznika są liniowo sprężyste tarcze izotropowe i anizotropowe. Rozpatrywane są tarcze w płaskim stanie odkształcenia i w płaskim stanie naprężenia. Omówiono podstawowe sformułowania zagadnień brzegowych tarcz i metody ich rozwiązywania. W szczególności przedstawiono metodę półodwrotną Saint-Venanta i efektywną metodę funkcji naprężeń Airy'ego. Sformułowania konkretnych zadań i ich rozwiązania prowadzone są we współrzędnych kartezjańskich lub biegunowych. Zamieszczono liczne przykłady rozwiązań zadań, częstokroć z podaniem wyników w formie graficznej z ich interpretacją i dyskusją. Wskazano również sposoby wykorzystania niektórych rozwiązań w projektowaniu elementów konstrukcyjnych i badaniach doświadczalnych mechanicznych właściwości materiałów oraz omówiono możliwości potencjalnego zastosowania m.in. w budownictwie. Zastosowano program do obliczeń symbolicznych i numerycznych Mathematica. Podręcznik jest przeznaczony dla studentów wyższych uczelni technicznych kształcących się na kierunku budownictwo, pracowników naukowych, a także może być przydatny dla inżynierów projektantów. Opracowanie dotyczy zagadnień, które są realizowane głównie na pierwszym semestrze kursu Teorii Sprężystości i Plastyczności na studiach II stopnia Wydziału Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej. Należy zaznaczyć, że materiał zawarty w podręczniku może być wykorzystywany także przez studentów innych uczelni oraz na innych przedmiotach, np. na mechanice gruntów i fundamentowaniu, mechanice nawierzchni komunikacyjnych, projektowaniu konstrukcji drewnianych, stalowych, betonowych i zespolonych oraz przy badaniu projektowanych materiałów konstrukcyjnych. Ukierunkowanie na zagadnienia związane z budownictwem nie przekreśla ogólności podręcznika, który może być wykorzystywany na innych kierunkach studiów i Wydziałach PW, np. Mechanicznym oraz Inżynierii Materiałowej, jako literatura uzupełniająca.