CC BY
31
ИЗВЕСТИЯ УРАЛЬСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ
_ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ АКАДЕМИИ_
2000 СЕРИЯ: ГОРНАЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА Вып.9
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ
УДК 622.68
Г.А. Боярских, Н.П. Дергунов, А.Д. Стариков, А.Г. Чернильцев
О МОНИТОРИНГЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА В КАРЬЕРЕ
Актуальность темы. Железнодорожный транспорт несет одну из основных функций в технологическом транспортном процессе работы карьера. Для получения представления об особенностях и характерных чертах событий и процессов в сложной системе, которой является добыча полезных ископаемых, применяют математическое моделирование. Для эффективной добычи, кроме моделирования процессов добычи и транспортных процессов, в интегрированной системе управления горным предприятием необходимо предусмотреть систему управления проектированием, ремонтом и техническим обслуживанием подвижного состава. Для управления таким сложным организационно-технологическим комплексом необходимо использовать все многообразие средств: от оборудования механизации и устройств автоматики до мощных информационно-управляющих вычислительных систем (интеллектуальных информационных технологий в управленческих звеньях среднего и высшего звена), обеспечивающих функционирование комплекса в реальном масштабе времени. Новые информационные технологии предполагают разработку экспертных и интеллектуальных систем, систем поддержки принятия управленческих решений (СППР), интеллектуальных системных подсказчиков и создание баз знаний в различных областях управленческой деятельности горными предприятиями. В настоящее время вместо простейшей обработки данных (фрагменты в управленческой деятельности или в финансово-экономической области) постепенно развиваются интегрированные информационные системы обработки данных, и осуществляется переход к системному моделированию деятельности предприятий в реальном масштабе времени с применением и развитием соответствующих баз знаний на основе использования разработок искусственного интеллекта и развитых экспертных систем. При этом производится системная структуризация изучаемых объектов на предприятии, что позволяет рассматривать горное предприятие (или отдельный технологический процесс) как комплексное целое системы поддержки принятия решений. В результате у лиц, принимающих решения, появляется возможность получения оперативной информации с учетом изменяющихся конкретных условий для выработки компетентных нестандартных управленческих решений. Возникает системное управление, при котором каждое управленческое решение является компонентой обшей стратегии управления на горном предприятии. Всякое решение рассматривается каждый раз с оптимальной точки зрения. Современные разработки интегрированных информационных систем слабо связаны с реальным производством, и поэтому развивается новое системное проектирование информационных систем в виде интегрального подхода бизнес-реинжиниринга, развиваются корпоративные информационные системы с интегральным подходом к изучению предприятия с его персоналом, технологической бизнес-архитектурой. При этом синтез'управления предприятием строится на основе критерия его деятельности в зависимости от внутренней и внешней экономической ситуации, начиная с
реорганизации технологии работы и заканчивая разработкой корпоративных информационных систем с созданием автоматизированной системы поддержки механизма управления новым качеством функционирования предприятия. Следует отметить развитие интеллектуальных систем в направлении использования при принятии управленческих решений не только количественные характеристик показателей, но и трудно формализуемую информацию с применением баз знаний, управляемых с помощью развитых гипертекстовых иерархических тезаурусов. Система знаний по системной интеграции является основой АРМ руководителя. Процедура структуризации знаний • о предметной области (системная интеграция) на горном предприятии осуществляется путем декомпозиции понятий предметной области на основе содержательных формальных моделей. В этих моделях учитывается сложность объекта системной интеграции (предприятия) и нечеткость проблемных ситуаций, возникающих в процессе его функционирования; набор современных средсгв, методов и приемов улучшения деятельности предприятия, объединенных в настоящее время термином инжиниринг бизнсса»[8] (сюда, в частности, попадают такие известные методологии, как общее управление качеством и реинжиниринг бизнес процессов). В таких моделях базового понятия предметной области горного предприятия учитываются также технологии системной интеграции, соответствующие основным аспектам деятельности по инжинирингу бизнеса (управление, планирование, проектирование, информационный, предметный и т.д.). В связи с широким распространением в зарубежной литературе, а также упоминанием в нашей печати терминов инжиниринг» и др. в примечании к настоящему разделу приводится интерпретация этих терминов с точки зрения современной математической теории управления.
В настоящее время уже есть примеры решения задачи автоматизации деятельности, направленной на принятие управленческих решений руководителями среднего и высшего звена, сформулированы требования для интеллектуальной информационной среды, разработан соответствующий интерфейс и маршрут движения пользователя по интеллектуальному автоматизированному рабочему месту (ИАРМ) руководителя [22]. Ведется разработка мастера управленческих решений, позволяющего автоматизировать процесс подготовки принятия решений. ИАРМ является примером СППР и неотъемлемой частью рабочего места любого руководителя, включая государственных деятелей.
Актуальность увеличения эффективности использования железнодорожного транспорта, применяющегося в горной промышленности, определяется изменившимися экономическими и экологическими требованиями перед предприятиями горнодобывающей отрасли. Это необходимо для поддержания уровня рентабельности и выполнения экологических требований по ведению работ. Затраты на карьерный транспорт составляют более половины всех затрат на добычу полезного ископаемого и по существу определяют рентабельность горных предприятий. В этих затратах основную часть составляет стоимость горного оборудования, затраты на его эксплуатацию и ремонт, потери из-за нормативных простоев и неполного внутрисменного использования. Для максимально полного использования ресурса горных машин и их механизмов, для снижения эксплуатационных расходов по поддержанию их в работоспособном состоянии и повышения безопасности при ведении горных работ необходимо своевременное получение информации о текущем техническом состоянии машины и отдельных ее узлов, а также о развитии тех процессов, происходящих в ухтах наибольшего энергопотребления (и, следовательно, износа), которые приводят к снижению технике-экономических показателей горных машин и могут вызвать полную потерю их работоспособности. Так, , по данным Института энсргоэлсктрических исследований США, ежегодные удельные затраты на техническое обслуживание и ремонт, отнесенные к 1кВт установленной мощности оборудования, составляют: при техническом обслуживании при полном выходе из строя 23.1; при планово - предупредительной системе ремонта 17.1; при техническом обслуживании по прогнозируемому состоянию (прогнозирование запаса работоспособности оборудования и принятия решения о дальнейшем его использовании, а также о необходимых мерах воздействия для обеспечения требуемого технического состояния) 12,2 кВт/год. Имеется также российский опыт использования запаса работоспособности горной машины и отдельных ее агрегатов по эффективному управлению техническим состоянием горной техники. Так, на шахте
«Владимирская» ГУП «Тулауголь» и разрезе «Нерюнгринский» ГУП «Якутуголь» опыт применения технологии мониторинга показал, что таким путем затраты на техническое обслуживание и ремонт оборудования можно сократить на 30-40% и повысить продуктивность выемочных машин на 50-60 % за счет сокращения их простоев. Проведение технического обслуживания машин с периодическим контролем, т.е. с учетом их технического состояния, равнозначно (эквивалентно) стоимости 30 % общего парка машин.
Учеными Васильевым М.В., Яковлевым B.J1 (УрО РАН) на основании анализа работы большого числа горнодобывающих предприятий черной, цветной металлургии и угольной промышленности, изучения опыта проектирования с привлечением современных математических методов и средств электронно-вычислительной техники исследованы закономерности и взаимосвязи транспортного процесса при различных видах транспорта. Ими разработана методика выбора оптимального варианта карьерного транспорта при проектировании горнодобывающих предприятий. Приведенные в их работах методы 1ехники-экономического сравнения вариантов позволяют1 дать адекватную оценку эффективности различных технологических схем транспорта и обеспечить рациональные условия работы карьерного транспорта на длительный период разработки месторождения. Используя указанные методы, Стариков А.Д. [23] показал, что по большинству технико-экономических и экологических показателей лидирующее место занимает железнодорожный транспорт.
В трудах проф. Боярского Г.А., Дергунова Н.П. и доц. Чернильцева А.Г. предлагаются различные способы усовершенствования горных машин, их систем ремонта и технического обслуживания (см., например, (4, 5, 12]), в которых обосновывается возможность адекватной компьютерной интерпретации скорости износа по главным причинам отказа горных машин: установлено, что 80 % отказов горной техники вызывается повышенным износом узлов трения и 20 % приходится на поломки деталей, подавляющая часть которых обусловлена усталостью. В настоящей статье излагается способ управления совместной эксплуатацией карьера и системой ремонта, который позволит получить экономический эффект.-Действительно, применяя диагностику при учете условий работы транспорта в карьере с помощью мониторинга, можно устанавливать текущую длительность ремонтного цикла и осуществлять выборочный ремонт по рассчитываемому остаточному ресурсу. В этой постановке необходимо развивать указанную выше экономико-математическую модель карьера для более точного определения периодичности ремонта и длительности жизненного цикла элементов транспорта и других горных машин с учетом затрат на выборочные ремонты и замены деталей и узле в (или их ремонты с учетом загрузки оборудования ремонтной базы) [4].
В связи с вышеизложенным для оценки различных альтернатив и оптимизации вариантов при проектировании и при усовершенствовании конструкции подвижного состава, при разработке системы его ремонта и технического обслуживания необходима эффективная (адекватная) имитационная модель расчета показателей работы карьера с учетом транспортных процессов, системы ремонта и технического обслуживания железнодорожного транспорта в различных режимах и этапах эксплуатации карьера вплоть до его отработки. В связи со сложностью имитационной модели (имитационная модель при надежной проверке адекватности по реализациям в ограниченном пространстве параметров карьера часто не является строгой) задача оптимизации параметров карьера может быть эффективно решена путем выбора значений параметров и принятия решений с использованием мониторинга. Мониторинг - это регулирование и контроль деятельности людей с помощью новейших средств массовой коммуникации, наблюдение, оценка, контроль и управление. Такой подход улучшит показатели горнопромышленного предприятия.
В передовых отраслях уже имеется опыт разработки методологических и теоретических положений по исследованию сложных систем, где этап проектирования рассматривается как один из этапов жизненного цикла системы, увязанный с этапами выбора облика, изготовления, эксплуатации и непосредственного применения.
Принятие правильных решений до сих пор остается проблемой. Это особенно актуально для «верхнего» эшелона власти - лиц, принимающих решения. И чем сложнее объект управления, тем меньше существует средств, облегчающих руководителю принятие решения.
Экспертные системы дают ответы в предметной области, являясь копилкой опыта экспертов, но на стратегические вопросы «Зачем делать?», «Что делать?» и «Как делать?» они не отвечают. Универсальным средством решения проблем в сложных системах должна стать инструментальная среда системотехнического обслуживания сложных объектов, предложенная в [8, 9. 11]. Концептуальная модель АРМ руководителя предложена в [1-3, 6, 7, 10. 16, 17, 22]. Система мероприятий по синтезу АРМ руководителя предусматривает создание системы знаний по критериям качества деятельности в целом, работы персонала, использования ресурсов, а также моделирование механизма принятия решений с использованием такой системы знаний.
Среди задач, решение которых использует математику, большое место занимают проблемы управления. Их насущность и возможности науки обусловили математическую теорию управления. Она строит абстрактные модели управляемых процессов, исследует эти модели и способствует управлению на практике, особенно - с использованием ЭВМ. Почти всякий реальный процесс .можно трактовать как управляемый [15]. Использование математических моделей не только на стадии проектирования, но и в процессе функционирования систем является одной из характерных черт современной теории автоматического управления. Оптимальное управление возможно лишь при оптимальной обработке информации. Особенно важной является параметрическая идентификация, выполняемая в реальном масштабе времени в эксплуатационных режимах объектов управления [25]. Методологическим вопросам построения математических моделей динамических процессов и явлений различной природы посвящена монография [14], в которой показано, как методология физико-математических наук (физика, механика, астрономия и др.) проникала не только в сложные технические системы, но и в экономические и социальные системы. Разбираются соответствующие математические модели и дана развернутая критика вульгарного подхода к построению моделей. Книга разъясняет, какие требования предъявляются к результатам и с точки зрения проникновения в сущность исследуемого явления, и с точки зрения математической культуры. В отечественной промышленности и в научных организациях накоплен большой опыт применения указанного подхода (особенно при построении • и моделировании сложных технических систем), и поэтому при применении новых терминов, различных методик и программных систем следует вначале изучить его или пригласить соответствующего специалиста. Экономические термины легко интерпретируются в понятиях математической теории управления. Приведем примеры. Прямой инжиниринг (создание модели предприятия или компании "Как должно быть") - это построение оптимальной управляемой системы, реализация которой может происходить на основе "желаемой" системы. Обратный инжиниринг - математическое описание существующей структуры предприятия при конкретных бизнес-процессах с точки зрения различных критериев, используемых при оперативном и стратегическом управлении предприятием (заданная часть сложной системы
модель организации "Как есть"). Реинжиниринг - процесс реализации оптимальной информационной системы управления предприятием (достраивается заданная часть системы), которая обеспечивает функционирование всей системы с учетом ограничений и с минимальными или взвешенными значениями критериев функционирования (контроллинг [26]).
Постановка задачи и синтез основных моделей транспортного процесса в карьере Подвижной состав (ПС) карьера подвержен большим внешним возмущениям при загрузке и разгрузке, а также возмущениям от верхнего строения пути в кривых участках и от неровностей пути. Эту систему следует отнести к классу сложных многосвязных динамических систем. Горный транспорт не только наиболее сложное и трудоемкое звено технологического процесса разработки месторождения полезных ископаемых, но и в значительной степени определяет условия и показатели работы других звеньев и предприятия в целом.
Уникальность и высокая стоимость создаваемых мобильных технических систем, невозможность во многих случаях организации экспериментов во всех реальных условиях их функционирования практически исключают применение традиционных эмпирических
методов проверки и оценки характеристик указанной большой системы и диктуют ■еобходимость перехода к экспсримснтально-тсоретичсскому методу с широким ерименением средств имитационного моделирования. Определение надежности такой "системы путем испытательных проверок сопряжено с большими затратами. Кроме того, при ■атурных испытаниях из-за ограничения вариаций реальных параметров технической системы, невозможности воспроизведения множества внешних параметров и факторов грогноз характеристик и надежности ПС имеет низкую точность.
С другой стороны, уровень развития современных средств измерения и информационных технологий. позволяет создавать такие средства измерения и обработки информации, которые могут обеспечить необходимую наблюдаемость всей сложной системы, т.е. в течение жизненного цикла ее будут сопровождать информационные системы, обеспечивающие контроль состояния сложной системы для принятия решений по управлению ее эксплуатацией в реальном масштабе времени, для документирования < черный ящик)-по терминологии в авиации) и использования при идент ификации причин отказов и последующей разработки мероприятий по устранению аналогичных отказов в будущем.
В работе рассматриваем метод оценки характеристик ПС в процессе его проектирования, испытаний и эксплуатации, основанный на комплексном исследовании результатов экспериментов, проводимых на средствах системы и математического моделирования, для которого создается специальный комплекс взаимосвязанных моделей и соответствующие средства измерения и контроля.
На этом комплексе предполагается выбор условий и объема проведения натурных экспериментов на средствах системы с целью оценки качества ее функционирования, отработки математических моделей и получения исходных данных для моделирования.
Путем имитационного моделирования возможно получение статистических характеристик случайной функции всех нагрузок на элементы ПС. Далее, применяя надежно определяемые из специального эксперимента характеристики изнашивания материалов, получим процесс изменения геометрических размеров этих элементов и время, за которое размеры достигнут критических значений. Так становится возможным определение показателей качества и срока службы главных элементов конкретной установки или оценка конструктивных мероприятий по улучшению показателей или увеличению надежности. В имитационной системе предусматривается учет всех значимых факторов и их адекватное ма1сма1ичсскос описание. Таким образом, для увеличения точности прогноза технических характеристик ПС и изнашивания материалов в узлах установок следует применять ПРЯМОЙ СПОСОБ МОДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК всех нагруженных элементов ПС в процессе создания и эксплуатации.
Указанная информационная и техническая поддержка обеспечит возможность оценки текущего состояния ПС и пути, прогноза их ремонта, расчета ограничений при эксплуатации. В этом случае после натурного эксперимента или в случае поломки или аварии с помощью процедуры идентификации можно создать "иллюзию реальности" и установить действительные динамические параметры силового взаимодействия, а также возмущения и параметрическое состояние всех элементов системы. Наличие на борту подвижного состава измерительной системы, постоянно контролирующей его работу, позволит 'калибровать" имитационную систему и своевременно корректировать ее параметры при изменении целей эксплуатации и моделирования или при изменении конструкции каких-либо элементов системы «Путь-подвижной состав». В этом случае следует проверить адекзатность моделей в соответствии с необходимой точностью прогнозов показателей качества и остаточного ресурса ПС и пути и, при необходимости, проверочных стендов.
Таким образом, постановка задачи прогноза предельного технического состояния и управления системой ремонта и технического обслуживания следующая: разработка на основе имитационных моделей комплекса средств измерения, схем и методов их использования на всех этапах жизненного цикла системы «Путь -подвижной состав» для проведения на основе специально разработанного мониторинга экспертизы решений по режимам работы, проверки проектных решений, выдачи нагрузок на все элементы системы.
На основе такой системы каждый раз проводится статистическое моделирование и многопараметричсская оптимизация конкретных конфигураций системы и условий использования при разработке полезных ископаемых.
Имитационная модель основывается на зависимости показателей надежности от технического состояния ПС и пути. Она должна разрабатываться в виде открытой системы и должна дополняться по результатам натурных экспериментов с отдельными элементами системы и всех имевших место состояний при наличии встроенной системы измерения. Разрабатываются алгоритмы управления техническим состоянием. Приоритетным направлением научного исследования являются определение остаточного ресурса ПС и создание системы ремонта элементов, выработавших свой ресурс, для восстановления их заданной надежности и заданного ресурса.
Адекватность имитационной системы всегда проверяется при изменении целей моделирования или при изменении конструкции каких-либо элементов системы. Производится математическое описание системы в такой степени, чтобы были учтены все факторы, которые могут влиять на работу существующих вариантов исполнения системы.
Для поддержания ПС и пути в работоспособном состоянии на протяжении всего срока службы требуются: определенная совокупносгь ремонтно-обслуживающих воздействий, материально-техническая база, организационные методы и технологические средства, нормативно-технические документы. Мероприятия по поддержанию и восстановлению эксплуатационных свойств машин регламентируются обычно планово-предупредигельной системой технического обслуживания и ремонта. Однако эта система в современных условиях и тем более в дальнейшем нуждается в совершенствовании, так как содержит ряд недостатков. Существующая система технического обслуживания не отражает технического процесса в машиностроении, хоторый характеризуется увеличением единичной мощности, производительности и конструктивной сложностью машин. Регламентация межремонтных и доремонтных периодов по системе технического обслуживания и ремонта машин во времени не огражаст вероятностных процессов изнашивания элементов машин, а, следовательно, и потребности в возобновлении их годности. Следовательно, техническое обслуживание выполняется без учета действительной потребности и, как правило, осуществляется или преждевременно, или с опозданием, что приводит к большим неоправданным потерям труда и затратам денежных средств. Повышение эффективности работы мобильных машин возможно за счет создания мониторинга технического состояния, прогноза ресурса ПС и пуги, оптимизации системы ремонта и технического обслуживания. Решением проблемы является повышение ресурса машин путем управления эксплуатационными и ремонтными работами, а также разработка методов контроля, которые позволят оценивать изменение состояния во времени и прогнозировать наступление опасных повреждений без разборки и даже без остановки машины. Это можно достичь применением специально разработанной системы мониторинга.
Методология мониторинга активно разрабатывается в науке и внедряется в технические приложения. При ее применении становится возможным следить за изменением технического состояния машины с целью предупреждения возникновения внезапных отказов и прогнозирования остаточного ресурса. Тяжелые условия работы и сложный характер нагрузки приводят к снижению межремонтного периода эксплуатации мобильной техники и к большому удельному весу простоев по техническим причинам. На восстановление техники затрачивается большое количество трудоресурсов. материалов, запасных частей. Многообразие условий использования ПС и пути приводят к широкому диапазону (спектру) нагрузок, действующих в их элементах. Компактные габариты наряду с большой мощностью приводных двигателей обуславливают высокую энергонапряженность элементов ПС и их сопряжений: деталей трансмиссий, зубчатых передач, подшипников опор, гидроаппаратуры, исполнительных органов. В указанных условиях развиваются необратимые процессы в элементах машин, которые оказывают решающее влияние на функционирование машины в целом. Для повышения эффективности использования машин и решения других проблем их эксплуатации необходимо проведение большого комплекса работ. Особо важное место среди них занимают вопросы оптимального управления надежностью машин. Можно управлять состоянием машин при использовании диагностирования, прогнозируя безотказность,
долговечность, межремонтный ресурс, расход запасных частей, эксплуатационные затраты и другие важные показатели.
На мониторе эти критерии должны отражаться для каждой из альтернатив в количественной форме с оценкой точности каждого критерия, интерфейс монитора должен быть "дружественным" и должен позволять легко сравнивать альтернативы даже по различным конфигурациям критериев, связанных весовыми коэффициентами. Фактически мониторинг в данном предложении представляется как автоматизированная экспертная система. Дистанционная диагностика и мониторинг изменяют стратегию технического обслуживания и ремонта подвижного состава. Например, информация о параметрах технического состояния ответственного оборудования, заложенная в память компьютера во время движения, из компьютеров бортовых систем перегружается в компьютеры пунктов технического осмотра и депо в целях заблаговременной подготовки обменных компонентов для замены ими неисправных или отработавших определенный срок без лишней потери времени, а также в целях подготовки технологического оборудования для выполнения грсбусмых операций по ремонту. Программное обеспечение мониторинга должно бьпгь открытым и обеспечивать существование предлагаемой имитационной модели функционирования предприятия как "развивающейся системы".
О методах математического описания транспортных процессов Функционирование транспортных и других горных машин, как показано выше, следует описывать с помощью имитационных моделей. Однако такой подход следует применить и для описания транспортных процессов, что, на первый взгляд, кажется громоздким (и даже необозримым) и не имеет прецедентов на железнодорожном транспорте. Можно сослаться на опыт в военном деле имитационного моделирования движения большого числа тел со сложной динамической конфигурацией, причем одновременно в реальном масштабе времени решаются как локальные, так и глобальные оптимизационные задачи. Реальность решения таких задач (предлагаемый мониторинг является задачей этого класса) обусловливает появление достаточно дешевых ПЭВМ с развитой конфигурацией и с достаточным быстродействием.
Традиционно применяемые методы описания транспортных процессов требуют специальных исследований их адекватности, так как они используют многочисленные упрощения транспортного или информационного процесса. Например, классические задачи движения заменяются либо линейными алгебраическими уравнениями, либо графами и т.д. Имитационные же модели составляются из элементов (моделей), математическое описание которых апробировано в научных исследованиях. Недостающие модели определяются с заданной точностью путем планирования экспериментов. При разработке имитационной модели и мониторинга используется эффективность инструментальных средств новой информационной технологии, которые позволяют без ограничения по объему модели и времени проведения вычислительных экспериментов на ней не только получить качественные показатели функционирования и показатели надежности с хорошей статистической точностью, но и проверять работоспособность и оптимизировать эффективность новых конструктивных решений практически без проведения натурных экспериментов.
Большое внимание при имитационном моделировании транспортного процесса уделяется вопросам расхода энергоресурсов. Сила тока электровозов на участке пути определяется из решения краевой задачи движения поезда на рассматриваемом участке дороги. Основная система уравнений движения строится на основе необходимых условий оптимальности, полученных из адекватного математического описания движения поезда с применением принципа максимума Понтрягина Л.С. для фазовых ограничений по скорости движения, по условиям сцепления колесо-рельс, току и температуре тяговых двигателей, по продольным усилиям в составе. Рельеф пути на рассматриваемом участке использовался в виде разложения в ряд Фурье. Таким образом, режим ведения поезда выбирается на основе повторяемого расчета оптимальной кривой движения поезда, проводимого для оставшейся части перегона, исходя из фактических значений скорости и времени хода в текущей точке пути. Критерии ведения поезда: расход электроэнергии на тягу
Технологическая модель карьера с
учетом использования
горного оборудования
Формирование задании на смену, месяц,год,...
Исх. данные: Вых. данные:
Имитационные
модели горных машин
Текущий остаточный ресурс
Исх. данные: Вых.данныс:
Расчет функциональной работы
Исх. данные: Вых. Данные:
Исх. данные: Вых. данные:
Экономические показатели карьера
Исх. данные: Вых.данные:
Монитор
Экономические модели рсмонга
Исх. данные: Вых.данныс:
Исх. данные: Вых.данныс:
Изменение состава и состояния парка машин и ремонтной базы
Исх. данные: Вых.данные:
План проведения ремонтных операций
Исх. данные: Вых.данныс:
Мероприятия и ограничения по ЭКОЛОГИИ и БЕЗОПАСНОСТИ
Рис.1. Типовая схема работы участка карьера с учетом фактического состояния горной машины
Измеренные условии работы
(порода, параметры забоя, измельченность н т.д.)
Реальная горная машина
Встроенные и дополнительные специальные диагностические средства
Разинваютанея адекватная электронная модель горной машины
Невязка
Идентификация модели горной машины (мониторинг)
Имитация ГМ при эксплуатации в реальных ус;ювиях Определении остаючнощ ресурса (имитационное
мод с.тир он а I те)
Формирование критерия отличим реальной и электронной горной мапшиы для начи.та процесса илсшификации
Определение текуишх параметров плюса деталей машины путем их идентификации по текущим реальным параметрам ГМ
Изменение параметра технического состояния П в зависимости от наработки г
Закон распределения Ресурс __наработок на отказ
Остаточный ресурс
с зад. вероятность!
План проведения ремонтных операций
Ином.
Наработка
Рис.2. Схема определения остаточного ресурса
123
локомотива, время хода и др. В тяговых расчетах учитывается конкретная конфигурация системы электроснабжения на рассматриваемом участке.
Примеры расчетов показателей работы карьера при различных управленческих решениях, а также процедуры реинжиниринга приводятся в других публикациях авторов. На рис.1 изображена типовая схема работы участка карьера с учетом фактического состояния горной машины, а на рис.2 - схема определения ее остаточного ресурса.
Выводы
1. В статье излагается способ управления совместной эксплуатацией карьера и системой ремонта, который позволит получить экономический эффект. Предложены схема и математическая интерпретация мониторинга проектирования, технического обслуживания и ремонта на основе имитационного моделирования
2. Вместо обычно применяемых алгебраических или квадратурных формул для описания транспортных процессов и процессов функционирования горных машин используются динамические модели (движение ПС по реальному пути, загрузка вагонов, смена режимов движения, обучение операторов на основе оптимальных решений для повторяющихся условий движения и т.д.).
3. Западные программные разработки в области управления транспортом на горном предприятии в большинстве своем ориентированы на автомобильный транспорт в силу сложившейся инфраструктуры зарубежного производства. Сущсствущие отдельные разработки по промышленному железнодорожному транспорту не пользуются авторитетом на российском рынке, поскольку необходимо приложить много усилий и средств для адаптации этих пакетов к российским условиям. Отечественные же разработки не соответствуют тем требованиям, которые предъявляются к разработкам такого рода. В статье рассматривается методология построения современной интегрированной системы управления горным предприятием (предметная область -железнодорожный транспорт, погруженный в тех-нологическую среду и среду своего жизненного цикла).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Бельков С. А., Гольдштенн СЛ., Ткаченко Т.Я. Гипертекстовый тезаурус системных знаний//НТИ. Сер.2. М: ВИНИТИ РАН, 1996. - №3. - С. 1-11.
2.Бирюков И.В., Гольдиггейн СЛ., Ткаченко Т.Я. Инструментальная оболочка иерархического представления знаний //Интеллектуальные информационные технологии в управленческой деятельности: Тезисы докл. Междунар. научно-практ.сем. (8-9декабря 1998г.). - Екатеринбург: ИПК УГТ, 1998.-С. 21-24.
3. Бирюков И.В., Ткаченко Т.Я. О визуализации систем знаний // Информационные технологиия. Системы управления и элекгроника//Всстник УГТУ. - № 4. - Екатеринбург: УГТУ, 1997. - С. 75.
4.Боярских Г.А., Куклнн Л.Г. Теория старения машин: Учеб. пос. - Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1998.-191 с.
5.Боирских Г.А. Надежность и ремонт горных машин: Учеб. пос. - Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1998.
6.Браславскин П.И., Гольдиггейн СЛ., Ткаченко Т.Я. Тезаурус как средство описания систем знаний // НТИ. Сер.2.- М.: ВИНИТИ РАН, 1997. - №11. - С.16-21.
7.Гольлштейн СЛ., Мелких ДЛ., Ткаченко Т.Я. Проблема моделирования критериальных систем при проектировании интеллектуального АРМ руководателея // Компьютерная технология в горном деле: Тезисы докладов. - Екатеринбург: УГГГА, 1998. - С.38-40.
8.Гольдпгтейн СЛ., Печеркин С.С., Ткаченко Т.Я. Системная интеграция: методология и интеллектуально-информационный инструментарий поддержки управленческой деятельности //Инфор. Пилотный выпуск. - Челябинск: ЦНТИ, 1998. - С. 17-25.
9.Гольдптгсйн СЛ., Ткаченко Т.Я. Введение в системологию и системотехнику . - Екатеринбург: ИРР0.1994.- 198 с.
Ю.Гольдиггсйн СЛ., Ткаченко Т.Я. Концептуально-системная модель инструментальной среды системотехнического обслуживания сложных объектов. - Деп. В ВИНИТИ. 1991. - №3706. - 30с.
П.Гольдпггейн СЛ., Ткаченко Т.Я, Устьянцев Д.А. Об одном способе построения системы знаний //Научно-техническая информация. Серия 2. - 1997. - № 8. - С. 18-26.
12.Дергуиов Н.П., Чернильцев А.Г. Моделирование экскаваторной и бункерной загрузки дезовых вагонов с новой системой подрессоривания// Изв. вузов. Горный журнал. - 1993. - №7. - С. 15^6.
13.Компьютеризация информационных процессов на промышленном предприятии/Под ред. В. Ситника, X. Сроки. - Киев: Техника; Катовице: Экон. Акад., 1991. - 213 с.
14.Краснощеков П.С., Петров A.A. Принципы построения моделей. - М.: Изд-во МГУ, 1983. -264 с
15.Красовскин H.H. Управление динамической системой. Задача о минимуме гарантированного результата.- М.: Наука, 1985. - 520 с.
16.Марка Д., Мак Горн К. Методология структурного анализа и проектирования. - М.: Машиностроение, 1993.-240с.
17.Машаракин Д.А., Мелких ДЛ., Созонов A.B., Ткаченко Т.Я.. Создание механизма для оценки тттельности организации //Интеллектуальные информационные технологии в управленческой леятельноспгТезисы докл. Междунар. научно-практ.сем. (8-9 декабря 1998г.). - Екатеринбург: ИПК УГТУ, 1998.-С. 27, 28.
18.0нхман Е. Г., Попов Э.В. Реинжиниринг бизнеса: реинжиниринг организаций и информационные технологии. - М.: Финансы и статистика, 1994. - 336 с.
19.0суга С. Обработка знаний: Пер. с япон. - М.: Мир, 1989. - 293 с.
20.Представление и использование знаний: Пер. с япон. /Под ред. X. Уэно, М. Исидзука. - М.: Мир,
1989.- 220 с.
21.Райков А.Н. Информационные системы поддержки государственных решеннй//Вестник РОИВТ. - М.: ВИМИ, 1996. - №5. - С. 18-29.
22.Разработка системно-обоснова иного маршрута пользователя в интеллектуальном автоматизированном рабочем месте руководителя/Гольдцггейн С.Л., Блохина С.И., Мелких Д.Л., Пинигин Е.Б., Ткаченко Т.Я7/Интеллектуальные информационные технологии в управленческой деятельности: Тезисы докл. Междунар. научно-практ. сем. (8-9декабря 1998г.). - Екатеринбург: ИПК УГТУ, 1998.-С. 9-13.
23.Стариков А.Д. Автоматизированная система оценки и шинирования работы карьерного железнодорожного транспорта: Дис.... канд. техн. наук/УГГГА. - Екатеринбург, 1993.
24.Статнчсскнс и динамические экспертные системы: Учебное пособие / Попов Э.В., Фоминых И.Б., Кисель Е.Б., Шапот М.Д. - М.: Финансы и статистика, 1996. - 320 с.
25.Справочник но теории автоматического управления/Под ред. Красовского A.A.. - М.: Наука, 1987. - 7|2с.
26.Хан Д. Планирование и контроль: концепция контроллинга: Пер. с нем. / Под ред. и с прсдисл. Турчака A.A., Головача Л.Г., Лукашевича М.Л. - М.: Финансы и статистика, 1997. - 800 е.: ил.
27.Цып1чко В.Н. Руководителю - о принятии решений. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: ИНФРА-М, 1996. - 272 с.
УДК 622.73
В.С.Шестаков
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАМЕР ДРОБЛЕНИЯ КОНУСНЫХ ДРОБИЛОК
С появлением более сотни лет тому назад первых конусных дробилок непрерывно проводятся работы по их совершенствованию. Большая часть работ направлена на изучение процесса дробления и совершенствование на основе полученных знаний конструкций дробилки [31. Длительное время такие исследования проводились и на кафедре горных машин УГГГА под руководством В.Р.Кубачека и В А.Масленникова. В результате исследований В.А.Масленников предложил методику расчета профиля брони конуса и чаши, основанную на использовании свойств дробимости горных пород. Профиль рассчитывается по условиям: получения продукта заданных размеров;
исключения процессов прессования при прохождении максимально допустимого куска, обязательного дробления в параллельной зоне даже малых кусков.
125
