книги / Моделирование технологических схем выемки калийных руд с закладкой

”ЭЛЕКОР”, г. Караганда). Выбор данной инструментальной системы определялся задачами разработки, необходимостью обеспечения быстродействия и экономии оперативной памяти, а также возможной адаптации в условиях требований заказчика.

С помощью "КРОКУСа”, можно проектировать объекты диалога типа ”меню”, "бланк”, "таблица”. Указанные формы диалога ре­ ализуются в составе ”КРОКУСа” редакторами бланков и таблиц. Схематично все объекты, обслуживаемые ”КРОКУСом”, можно представить в виде прямоугольного листа. По вершинам лист делится на строки одинаковой высоты. По горизонталям строка состоит из позиций, каждая позиция может содержать один из символов кода А8СН> либо быть незаполненной. Множество позиций, непосредственно следующих друг за другом и связан­ ных в содержательном смысле, называются элементами.

КарПТИ совместно с техническими службами ПО "Уралкалий” разработан проект автоматизированного рабочего места техно­ лога калийного рудника (АРМ технолого-горняка). В качестве исходной информационной модели используется система имита­ ционного моделирования очистной выемки калийных руд к за­ кладки выработанного пространства. Она включает в себя функ­ циональные модули имитации работы всех существующих машин выемочно-транспортного и закладочного комплексов - комбай­ нов, бункер-перегружателей, самоходных вагонов, конвейеров и сборных транспортных систем, закладочных машин. Перечис­ ленные функциональные модули образуют библиотеку, которая по мере развития системы имитационного моделирования непрерывно расширяется новыми алгоритмами описания машин и технологи­ ческих схем очистной выемки калийных руд и закладки вырабо­ танного пространства.

Организация работы системы имитационного моделирования осуществляется головной программой-монитором. С точки зрения вычислительного процесса подключение монитором модуля со­ стоит в том, что передается некоторый набор данных: парамет­ ры надежности, технические характеристики (минутный грузопо­ ток, емкости бункеров и вагонов, скорости загрузки и раз­ грузки, передвижения и т.д.). Для пользователя операции кор­ ректировки данных и задание на выполнение реализуется по­ средством диалога с некоторой промежуточной программой, об­ разующей пользовательский интерфейс.

Принципы организации диалоговой подсистемы ввода и кор­ ректировки исходных данных заключается в последовательном отображении на дисплее персональной ЭВМ бланков (экранов). Эти бланки (экраны) содержат информацию, полностью опреде­ ляющую действия пользователя. Экран прямоугольного формата разделен на четыре поля (см. на последующих страницах любой бланк). Нижнее поле с содержанием: "Если Вы нажмете клавишу Е8С, то Вам предоставится возможность откорректировать вспо­ могательные параметры работы (комбайна, бункераперегружателя, шахтного самоходного вагона)...” является до-

Система выдачи контекстной информации нашла широкое при­ менение во многих программных средствах (например, ЫОКТОЫ СОММАМВЕЯ, Рох ВАЗЕ) и стала стандартом.

Для получения необходимой справочной информации пользова­ телю необходимо нажать клавишу ”Р \” (напоминание об этом со­ держится в правой верхней части экрана). Характер выдаваемой информации зависит от содержания экрана и положения курсорауказателя в меню.

По своей структуре система выдачи контекстной информации представляет собой управляющую программу и текстовый файл, содержащий собственно справочную информацию. Такая организа­ ция структуры позволяет получить гибкую и легко адаптируемую к новым условиям систему.

Управляющая программа для обработки прерываний от клавиши ”Р\ ” написана на языке программирования ТигЬо Разса1 и включена в комплекс динамического проектирования интерфейса "КРОКУС”.

Тексты сообщений, выдаваемые на экран при нажатии клавиши ”Г1" размещены в файле С//Л кер. При необходимости изменить или дополнить эти сообщения новой информацией нужно указан­ ный файл откорректировать в любом текстовом редакторе (Лек­ сикон, Фотон и др.).

Из структуры файла контекстной подсказки следует, что каждый экран помещается в соответствующий раздел, обозначае­ мый м#ТВНМРСй. Для удобства в настоящем файле в левом верх­ нем углу находятся условные обозначения экрана (например, 4). Работая в системе и переходя из основного экрана в под­ сказку пользователь запоминает обозначения, а затем в текстовом редакторе заполняет соответствующий раздел нужными пометками - замечаниями, предложениями, рисунками.

7.4.СТРУКТУРА АРХИВА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ПРИКЛАДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Верхний уровень организации хранения программного обес­ печения и технической документации состоит в размещении на жестком диске В корневого раздела с именами ”КАЯРТГ\ а в нем - подразделов с именами ”АЯМ”, ”АЯМВОС”, ”8-1-МОВ” и возможно, некоторых других. В каждом подразделе организован файл ш/огт. и в котором дается краткая характеристика со­ держащихся текстов программ, управляющих программ {ЪаХ - файлов), трансляторов, процедур. В процессе разработки дан­ ный файл может быть пустым и заполняться после окончательной сдачи системы в опытно-промышленную эксплуатацию.

Собственно структура технической документации (включая прокомментированные исходные тексты программ) повторяет структуру основной системы. Соответственно, экран (см. рис. 7.2) в основном поле содержит следующую информацию.

Состав технической документации:

1.Управляющая программа системы моделирования.

2.Проходческо-очистной комбайн типа Урал.

3.Бункер-перегружатель (БП).

4.Шахтный самоходный вагон (ШСВ).

5.Ленточный конвейер (ЛК).

6.Подсистема "Организационно-технические простои”.

7.Обслуживающие подсистемы, процедуры сборки.

Каждый пункт данного меню клавишей ”Р\ " раскрывает кон­ текстную информацию, аналогичную АРМ "Технолога-горняка”,

вое пятно к необходимому пункту меню, входит в него, и нажи­ мает клавишу На экран закружается контекстная инфор­ мация, соответствующая данному пункту меню. Если объем ин­ формации превышает один экран, то ее можно пролистывать с помощью клавиш (вперед) и "Р#1/р” (назад).

Ограниченный объем книги и технические возможности изда­ ния не позволяют в полном объеме дать описание программного продукта. Все заинтересованные организации могут получить более подробную информацию у разработчиков - КарПТИ (470061, Казахстан, г. Караганда, б. Мира, 56, Степанову П.Б.) и ПО "Уралкалий” (618418, г. Березники, Пермской обл., ул. Пяти­ летки, 63, Богодухову С.И.).

7.5. МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК ОСНОВА ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Эффективность горного производства, связанная с функцио­ нированием сложных современных технологических комплексов, существенно зависит от качества прогнозирования и планирова­ ния технологических систем добычи полезного ископаемого. Обеспечение прогрессивного развития калийной промышленности должно опираться на высокоэффективные комплексные методы прогнозирования развития технологических горных систем, сущ­ ность которых заключается в переходе от прогноза на основе статистического анализа выходных показателей сложных систем как "черного ящика" к их прогнозированию с помощью машинного эксперимента на ЭВМ, реализующего имитацию функционирования подобных объектов на основе математического описания их структур и моделей работоспособности элементов структур в рамках целостной системы горного предприятия.

Структурно-поведенческие свойства подобных сложных си­ стем, к которым относятся технико-технологические горные системы, являются определяющим фактором использования прин­ ципов и методов системологии для установления и прогнозиро­ вания их поведения. В соответствии с современными представ­ лениями прогноз развития рассматривается как специфически

аргументированная информация о будущей технологической системе рудника. Содержание и степень достоверности такой прогнозируемой информации определяется возможностями реали­ зации прогнозируемых явлений и тенденций. Поэтому подобный прогноз должен базироваться на системной макромодели сто­ хастического процесса выемки, транспортирования и подъема руды, отражающий как структуру, так и параметры технико­ технологической горной системы на основе математического мо­ делирования на ЭВМ. Прогноз с помощью математического моде­ лирования - вычислительного эксперимента на ЭВМ - обеспечи­ вает предсказание поведения исследуемого горного объекта в условиях, где эксперименты вообще невозможны.

Возрастающие требования к качеству и эффективности функ­ ционирования сложных горных систем обусловливают в процессе прогнозирования и проектирования необходимость более широ­ кого учета реальных воздействий, факторов и ситуаций неоп­ ределенности. Прогноз характера и интенсивности проявлений геомеханических процессов в горном массиве как реакции среды

вусловиях конкретной разработки является основой геомеханического обеспечения при конструировании технологической схемы, которое должно найти отражение в системе ограничений при выработке пространственно-планировочных решений, а также

вкачестве входных констант и функций функционально­ структурной макромодели технологической схемы. Случайный ха­ рактер процесса выемки, обусловленный геомеханическими, тех­ ническими и организационно-технологическими факторами, зна­ чительная динамика подземных грузопотоков, стохастический характер работы многочисленных машин и механизмов, вариа­

бельные и динамичные технологические схемы выемки, тополо­ гия, бункеризация определяют большой вероятностный комплекс взаимообусловленных связей и значимость реализации систем­ ного подхода.

Комплексное прогнозирование развития технологам и техники горного производства, опираясь на системный подход, органи­ чески объединяет методы математического и эвристического прогнозирования, которые в своей совокупности позволояют осуществлять прогноз развития целостных систем, какими яв­ ляются калийные рудники. На уровне эвристического прогноза осуществляется выбор вариантов (стратегий) технологических схем добычи угля и принципиальных технических решений, кото­ рые опираются на имеющийся научно-технический уровень раз­ вития горного производства, включающего такие аспекты как теоретические основы вскрытия и подготовки шахтного поля, технологических систем его разработки, выбора средств комп­ лексной механизации и т.п. В свою очередь, методы математи­ ческого прогнозирования должны базироваться на приемах иден­ тификации сложных технологических систем добычи руды, кото­ рые безусловно приводят к необходимости разработки и созда­ ния макромоделей технологических систем калийных рудников.

Системный подход к построению таких моделей требует объеди­ нения формальных и неформальных методов математического опи­ сания сложных вероятностных систем добычи, адекватно отра­ жающих как структурно-параметрическую композицию технологи­ ческой системы, так и аспекты конкретной технологии, органи­ зации и управления горным предприятием как единой системы. С учетом специфики горного производства разработка и созда­ ние научных основ прогнозирования, планирований и управления развития горного производства практически приводит к необ­ ходимости разработки основ анализа и синтеза вероятностных динамических структур. Таким образом, для достижения поставленной цели необходимо обосновать и разработать метод моделирования, построить набор моделей и создать практически доступный инструмент реализации этой макромодели на ЭВМ.

Один из эффективных методов системного анализа и синтеза стохастических технологических горных систем - метод их фун­ кционально-структурного моделирования на основе имитационных моделей потенциальных Т-преобразований грузопотока элемен­ тами данных систем. Функционально-структурная макромодель технологической системы рудника адекватно отражает характер целостного процесса добычи руды, начиная с выемочных забоев и кончая поверхностным комплексом. При этом учитываются в системе как пространственно-планировочные решения (через структурное построение набора Т-преобразований), так и ра­ бота комплекса выемочных, транспортных и подъемных машин. Таким образом, если набор и последовательность Т- преобразований отражают схему вскрытия, систему подготовки и отработки шахтного поля (причем глубина прогнозирования по­ зволяет в динамике отразить данные аспекты), то качественный (элементный) набор Т-преобразований отражает эвристический прогноз морфологического состава горнотранспортных комплек­ сов оборудования и процессов на базе как имеющихся типов и видов горных машин, так и перспективных (гипотетических), а конкретное содержание моделирующего алгоритма отражает функциональные операции и прогнозируемые характеристики со­ ответствующей машины в конкретных горнотехнических условиях. В развитие функционально-структурной макромодели необходимо добавить на уровне Т-преобразований геомеханические модели, идентифицирующие процессы в горных массивах и отражающиеся в соответствующих входных параметрах и функциях Т- преобразований.

Подобное содержание макромодели определяет ее свойства как системной, стохастической, функционально-структурной. Свободная от многочисленных ограничений, связанных с форма­ лизованным аналитическим представлением горного производст­ ва , функционально-структурная макромодель технологической системы рудника впервые в рамках целостного гориотранспортного процесса отражает преобразования грузопотоков по всей цепочке машин и процессов и на этой основе позволяет полу­

чить широкий спектр параметров и характеристик моделируемой технико-технологической системы, В сущности, результат моде­ лирования - это поведение данной системы, количественные и качественные оценки выходных параметров функционирования системы добычи руды. Это производительность, надежность, пропускная спосоооность элементов схемы, техническая эффек­ тивность ее функционирования, скорость подвигания панелей, периоды отработки блоков и т.п. Модульное построение функ­ ционально-структурной макромодели позволяет за один ”про­ гон” на ЭВМ смоделировать набор структурно-параметрических и морфологических альтернативных вариантов технологической системы. Другими словами, ЭВМ выступает в качестве полигона испытаний различных технологических схем добычи, как единого производственного горного комплекса. Это принципиально но­ вый, качественно более высокий уровень расчетов, проектиро­ вания и прогнозирования целостных горных систем, обеспечи­ вающий эффективное использование машинных методов анализа и синтеза на ЭВМ. Результат этого более точный прогноз, пла­ нирование и расчет показателей технологических систем добычи на системном уровне, более дифференцированный учет значимых входных параметров (по руднику в среднем до 500 и более учи­ тываемых технических, эксплуатационных и организационно­ технологических параметров). Идентификация целостной техно­ логической системы рудника дает качественно более объек­ тивные оценки ее функционирования, так как эти оценки осно­ вываются на выходных показателях, т.е. "конечного резуль­ тата" работы рудника и учитывают практически все значимые геомеханические, технологические, технические и организа­ ционные факторы в рамках формальных и неформальных методов конструирования и описания потенциальных Т-преобразований с помощью имитационного моделирования на ЭВМ.

Все вышеизложенное подчеркивает практическую целенаправ­ ленность и перспективность метода функционально-структурного анализа и синтеза технологических систем рудников на ПЭВМ. Данная информационная методология положена в основу разра­

рабочего места для решения комплекса задач прогнозирования, планирования, проектирования и управления горным произ­ водством.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Айвазян С.А , Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка. Справочное издание. - М.: Финансы и статистика, 1983.

2.Алотин Л.М., Степане П.Б. Моделирование и расчет транспортных систем горных предприятий. - Алма-Ата, Наука, 1979.

3.Бусленко Н.Л., Калашников В.В., Коваленко И.А. Лекции по теории сложных систем. - М.: Советское радио, 1973.

4.Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. - М.: Наука, 1968.

Всб.: Промышленность горнохимического сырья. Вып. 1 М., 1977.

7.Гилл Л. Введение в теорию конечных автоматов. - М., Наука, 1966.

8.Голубев Б.М. Горно-геологические условия отработки сильвинитовых пластов Верхнекамского месторождения и рекомендации по выбору способов

9. Грис Д. Конструирование компиляторов для цифровых вычислительных машин. Пер. с англ. '- М.: Мир, 1975.

10. Житков Э.Ф. Исследование рациональных параметров камерной системы разработки с плавным опусканием кровли на податливых целиках на примере Старобйнского месторождения калийных солей. Автореф. дис. канд. техн. наук. - Л., 1973.

11. Заде Л. Понятие состояния в теории систем. Пер. с анг. М.: 1966,

с.49-65.

12.Ланге О. Целое и развитие в свете кибернетики. - В кн.: Исследование по общей теории систем. М.: Прогресс, 1969, с. 181 - 215.

13.Меликов А.Н. Ориентированные графы и конечные автоматы. М., Наука, 1971.

15.Моисеев Н.Н. Неформальные процедуры и автоматизация проектиро­ вания / Новое в науке и технике. М.: Знание, 1979, № 3.

16.Разработка и внедрение технологии послойной комбайновой выемки

пласта Кр. П с магазинироваиием руды. Отчет о НИР. Стадия: заключи­ тельная. УФ ВНИИГ. Б08798400402. Этап 23. № гос. регистр. 81086621, инв. № 02820068563. Пермь, 1981.

17.Шеннон К Работы по теории информации и кибернетике. - М.: И.Л.,

1963.

18.Ямщиков В.С. Методы и средства исследования и контроля горных