CC BY
15
© В.А. Клюев, 2005
УДК 622.2:622.7 В.А. Клюев
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Семинар № 12
Геория формирования технологии - это приемы заполнения технологического пространства искусственными системами, где объектами деятельности являются многие структуры, их функции и сами акты деятельности.
Теория технологии должна быть направлена на преобразовательную деятельность по выявлению напряженных участков составляющих морфологии технологического пространства в целях формообразования новых и более совершенных и безопасных технологий горного производства с точки зрения научнотехнического прогресса. Через динамику этапов формообразования создается гуманная производственная среда и воспроизводятся приемлемые условия ведения горных работ.
Качественное состояние составляющих технологий переработки золотосодержащих минералов меняется из-за оскуднения запасов на многих известных месторождениях, из-за наличия вынужденных переходов на освоение других залежей, например, вместо разработки россыпей - добыча трудных рудных тел, вместо кучного выщелачивания - дорогие подземные технологии. На многих месторождениях произошли переходы от технологий гидравлического принципа разделения минералов к более тонкому извлечению ценных компонентов на основе активных поселений микроорганизмов. Многие потребители усилили требования к конструктивному исполнению и эффективности агрегатов для сепарирования и флотации. Для мелких месторождений востребованы ми-нидраги, мобильные обогатительные установки и золотоплавильные печи.
В методах измерения параметров фронта работ появились наряду с вероятностными оценками оценки на основе мер доверия, необходимости, возможности и правдоподобия. И это происходит в то время, когда отдельные виды разведок допускают информационные
ошибки в 25-90%. Масштабирование пространства и времени оценки состояния технологии заставляет подчинять все основные операции потока горной технологии процессу успешного распространения минерального сырья в товарном производстве. Новые технологии требуют более качественных и гибких проектов.
Главным содержанием технологического проектирования является анализ, синтез, планирование и проектирование параметров и связей, как элементарных образований, так и стандартных модулей в направленных потоках движения материала и питающих энергетических сетях в пространстве и во времени с выбором способов их регулирования для каждого сечения потока и для разностных измерений в оценке текущего состояния структур при мониторинге всей системы.
На стадии структурного синтеза создается концептуальная модель проектируемой системы, которая еще не может содержать полной информации об объекте проектирования и должна допускать использование косвенных показателей в оценке решений. Только в дальнейших решениях на стадии структурнопараметрического синтеза возникают условия для использования точных методов многокритериальной и многопараметрической оптимизации.
Поэтому при формировании концептуальных подходов в проектировании каждый объект пространства должен рассматриваться как активный компонент действия и взаимодействия, полностью раскрывая свою функцию, структуру, уровень состояния и степень отношения в результатах взаимодействия объектов.
Наряду с построением и использованием принципов совмещения и функционирования составных элементов систем и включение в систему элементов в методологии проектирования выясняется уровень автоматизации проектных процедур, роль и место конструктора с
его информационно-личностными свойствами. Кроме того, ставится задача: еще на ранних этапах проектирования получать оценки и варианты разрешимости проекта по трем уровням: физической осуществимости, технической реализуемости и экономической выгодности.
Структура формируемого технологического пространства должна использовать элементы технологии, размещение которых не оказывает взаимовлияния ни на их формообразование, ни на динамику развития в пространстве на основе последовательного и независимого развертывания в пространстве своих вариантов.
Теория вскрытия месторождений и рабочих горизонтов основана на принципах формирования грузопотоков, определения качества горнокапитальных работ, оптимизации параметров вскрывающих выработок, анализе карьерных полей, установлении режимов работ и обосновании границ фронта работ. При формировании технологического пространства рекомендуется соблюдать несколько важных законов: динамичности рабочих забоев, оптимального соотношения интенсивности отдельных операций, норму соотношения скоростей понижения работ и подвигания уступов, соразмерного развития работ на смежных уступах [1].
В практике назначения правил проектирования технологических схем открытых горных работ нашли отражение шесть подходов другой научной школы [2]: Содержание первого подхода состоит в соблюдении трех принципов установления границ работ: Принцип сравнения граничного и среднего коэффициентов вскрыши. Принцип сравнения текущего и граничного коэффициентов вскрыши. Принцип сравнения наибольшего и усредненного эксплуатационного и первоначального коэффициентов вскрыши с граничным.
Вторая подход включает четыре принципа комплектования оборудования для механизации горных работ: Принцип соответствия физических принципов работы машин физикомеханическим свойствам горных пород и условиям их залегания. Принцип вычленения ведущей машины в процессе взаимоувязки по загрузке. технологического звена цепи операций. Принцип количественной и качественной взаимоувязки машин всего технологического комплекса. Принцип создания резервных мощностей.
Третий подход состоит в трех принципах соблюдения условий вскрытия карьерных полей: Принцип минимизации объемов горностроительных работ. Принцип минимального объема горно-капитальных работ. Принцип кратчайшей транспортной связи участков.
Четвертый подход формирует пять принципов установления правил развития рабочей зоны карьера: Принцип согласования параметров оборудования и высоты выемочного слоя. Принцип соответствия интенсивности воспроизводства работ по глубине и в плане карьерного поля. Принцип сохранения режима и независимости работ. Принцип формирования и регулирования режима горных работ. Принцип эффективной загрузки выемочного оборудования.
Пятый подход основан на четырех принципах учета условий формирования производственного процесса горных работ: Принцип выбора состава рабочих процессов. Принцип качественного и организационного взаимодействия рабочих процессов. Принцип гибкой связи и управления формами поточной и циклической организации составляющих цепи рабочих процессов. Принцип согласования и организации форм связи производственных ситуаций и рабочего состояния смежного оборудования.
Шестой подход на четырех принципах формирует экологическое состояние горного производства: Принцип качественного формирования и полной оценки инфраструктуры. Принцип предсказуемости последствий и профилактики ожидаемых состояний окружения комплекса горного производства. Принцип повышения культуры извлечения компонентов руды за счет снижения различных потерь и ресурсосбережения. Принцип комплексного и малоотходного освоения месторождения.
Качественная методология проектирования должна найти универсальный язык для объединения требований всех принципов. Автоматизация концептуальной стадии проектирования систем обычно использует методологию итерационного процесса индивидуальнопоследовательных преобразований исходного описания объекта проектирования и выполняется с целью получения наиболее высокой полезности технической системы путем построения и реализации вариантов рабочих технологических схем.
"УЛИРОВА
ДЕЙСТВ
СВОЙСТВА
я
СОСТОЯНИЕ
о >
о
о
н
о
и
я
о
и
о
го
о
п
/I
N
ПРЕДЕЛЫ ПРЕДПОЧТЕНИЯ ^ РЕСУРС
Системы проектирования представляются в виде взаимодействия подсистем двух типов: подсистемы управления процессом проектирования и подсистемы моделирования объектом управления, которые решают задачи в трех уровнях абстрагирования: концептуальном, объектно-
ориентированном и физическом [3].
На концептуальном уровне модель проектирования технологии однозначно определяет объект исследования и основные положения системы управления процессом ее проектирования в зависимости от задач и целей пользователя, описывая полные группы классов объектов предметной области и используя правила и ограничения, действующие в этой предметной области.
На объектно-ориентированном уровне в рамках разработанной концептуальной модели рекомендуется построение частных моделей для описания подсистем и множеств с их техникоэкономическими показателями, ориентированных на применение конкретных методов решения.
На физическом уровне такая модель проектирования может быть реализована в виде программного обеспечения для ПК на алгоритмическом языке для диалога в среде МЛТЬЛБ. Алгоритм поиска проектных состояний разработан с использованием маркировочной сети Петри, процедур анализа, идентификации, фазификации, аккумуляции и активации.
Изучение методологических принципов проектирования позволила разработать и сформировать основные взаимосвязи конструкторско-технологических и экономических действий, имеющих значимость для реального и комплексного проектирования горнотехнического комплекса на месторождении (рисунок) [4]. Блок-схема методологии проектирования технологического пространства предусматривает условия универсального поиска равновесного состояния у сопряженных структур на основе измерений эффектов взаимного ориентирования, движения, контакта, проведения энергии, преобразования качественной связи структур и последовательного накопления полезного качества, которое должно отвечать цели проекта.
По нашему мнению описание создаваемого технологического проекта по переработке минерального продукта должно иметь следующее структурное наполнение [4]:
Ж Ия* Мр ью,
где О -комплексное содержание технологического процесса; л -принцип действия способа, константа или критерий подобия для эффекта; Б -действия и воздействия со стороны структур; Б -
268
структурная единица; Р - потребность в структурной единице; и - вид связи между структурными единицами; і, ], к, 1, л - индексы информационной матрицы.
Варианты принципов действия структурных композиций должны будут включать соответствующие наборы составляющих, например, эффект взаимодействия структур будет иметь вид
7Гі = {8, }л{Я, }л{и^ }
где и^ - набор типов связи между структурой и вариантом действия.
Варианты структурных наборов, в свою очередь, будут подразделяться на специальные подгруппы составляющих
Як = 8 }д{8, }л{8 }л{и„ }л{и^ }л{и„}, где , 8 - соответственно, структурные
группы устройств, веществ и способов; иш,и^,ит ~ соответственно, комбинации связей структурных составов.
Для отражения всей полноты морфологического набора формальных, очевидных и скрытых связей для системы предложен универсальный список известных в технологической и конструкторской практике группы составляющих:
и„...,и„ ={ии} л \иог }л{ил} л |и?г} л \ир0 )А{ил},
где к, от, ііу, рг, ро, пк - соответственно, индексы групп связей для функций контакта, ориентирования, движения, проведения, преобразования и накопления между сопряженными структура-ми[2].
Варианты действий между структурными формированиями определяются зависимостью вида
А 0) = } А } А {Ош }л{Я„ }л },
где го, ге, 8И, 8У, 80 - соответственно, индексы групп действий между ресурсной средой и окружением, между ресурсной средой и структурной единицей, между структурной единицей и устройством, между структурной единицей и веществом, между структурной единицей и способом осуществления действия.
Основное целевое назначение любой технологии заключается в удовлетворение потребности человека. Морфологические составляющие потребности в любом структурном элементе могут быть оценены с помощью уравнения, выражающего связь важнейших частей человеческого организма и их функциональных действий,
Р,={иао }л{8. }л{£>„ }л{Д,}л{Д, }л{Д},
Рис. Методология проектирования техноло:
кя
где Go, sd, r, f - индексы связи человека и его окружения, связи энергетических структурных составляющих (клеток) с набором действий, наполнение организма чувствительными структурными единицами (рецепторами), состав организма по структурным составляющим отражающего реакционную способность человека(эффекторам); m, e, d, i -индексы группы измерительных действий человека, группы оценочных действий, группы решающих (интеллектуальных) действий, группы исполнительских действий.
Для формирования решений по проекту требуется расчет чувствительности группы заинтересованных специалистов (обыкновенного представителя населения - потребителя, политика, экономиста, финансиста, эколога, технолога, конструктора, психолога, физиолога, правоведа, социолога) к текущему состоянию системы. Расчет индивидуального и группового показателя чувствительности выполняется по универсальной формуле
S = {Sob„} A {SRœl} A {Sust }л {SchUv} л {S^} л
^{Sypech }a{Sb WUs, },
где Obn, Razl, Uzn, Oc, Chuv, Szel, Vpech, D и Sr -соответственно, психологические структуры обнаружения сигнала, различения, узнавания, оценки, чувствования определенной направленности результата, варианты желаний, впечатлений, действий и код связи для переходов между структурами.
Каждая структурная группа интеллектуального уровня нуждается в использовании композиционного набора самых напряженных нервных клеток человека, участвующих в достижении конкретного проектного задания определяемого выражением
Sf ={So„ }a{S„, }a{Sm }л^г }a{So„ }a{Sz„, }a{Sop }A{Uf },
где Osz, Ust, Vol, Ver, Otv, Znan, Op и Sf - coot-
1. Арсентьев А.И. Законы формирования рабочей зоны карьера. Учеб. пособие. - Л.: ЛГИ. 1986.
2. Федорко В.П. Законы в технологии горных ра-
бот.// Рациональное природопользование при освоении
ресурсов Сибирского региона. Сборник ст. науч. трудов
кафедр ИрГТУ. Иркутск АЕН России. ИрГТУ. 1998.
ветственно, индексы для разделения признаков нервных клеток ответственных за функциональный результат: ожидание желаемого результата, установку в решениях, концентрирование силы воли, чувство веры, полнота ответственного решения, наличие нужного объема знаний, накопление опыта тренировок в группе действий и связи между группами структур интеллектуального свойства соответствующего кода.
Разработанные модели для матричных композиций позволяют дать полное описание действий для проектировщика и исполнителей многих обязательных для оптимального осуществления операций по качественной разработке технологического процесса. Главной особенностью метода является выбор лишь сопряженных структур в огромном числе проблем оперативного нахождения рациональных и равновесных потоков материала и энергии и учете направленных потоков природного формирования среды во всем информационной объеме. Качественное проектное решение может быть получено методами имитационного моделирования в графической и нечеткой математической форамах на основе преобразования вариантов композиций.
Таким образом, разработанная концептуальная методология объектно-ориентиро-ванного моделирования может быть использована в горнопромышленной системе для задачи создания концепции взаимосогласованного моделирования весьма сложного горного производства, на основе предложенной иерархической модели взаимосвязи объектов и процессов горного производства в целях прогнозирования всевозможных состояний и объектно-ориентированного моделирования поведения системы и ее многочисленных элементов.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Шек В. М. Объектно-ориентированное моделирование горнопромышленных систем. МГГУ - 2000.
4. Клюев В.А. Метод морфологического описания альтернативных состояний технологического комплекса месторождения. // Труды ИГД ДВО РАН. Владивосток. Дальнаука. 2002.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------------------
Клюев Владимир Андреевич - кандидат технических наук, доцент кафедры Строительных и дорожных машин Хабаровского государственного технического университета.
