CC BY
52
Д.О. Гусев, Л.П. Рябов
ПРИМЕНЕНИЕ CASE ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ БИЗНЕС ПРОЦЕССА В ГОРНОЙ ОТРАСЛИ
Обоснована актуальность применения имитационного моделирования для исследования сложных процессов в промышленности, особенно в горнодобывающей отрасли. Приведены ссылки на реальные примеры использования имитационного моделирования в горнодобывающей отрасли и примеры средств имитационного моделирования, где CASE-средства применяются для создания модели (в частности ISS 2000, AllFusion Process Modeler 7 (BPwin)). Последний программный продукт поддерживает три стандарта IDEF0, DFD и IDEF3. Кратко описывается процесс построения модели в данных средствах имитационного моделирования. Затронутая проблема интеграции данных в различные CAD-системы. Предположено потенциальное использование CASE-средств для сопоставления данных, при интеграции из различных CAD-систем, в том числе, и в средства имитационного моделирования в промышленности. Ключевые слова: CASE-средства, имитационное моделирование, горная отрасль, средства имитационного моделирования, CAD-сис-темы, компонентно-ориентированный подход, STEP-технологий.
CASE-средства в имитационном моделирование
Как известно имитационное моделирование используется для анализа сложных систем промышленности, в частности в горнодобывающей отрасли. Одним из важных преимуществ такого подхода заключается в том, что он позволяет исследовать поведение системы во времени. Очевидные причины использования имитационного моделирования:
• невозможно воспроизвести опыт в реальности;
• аналитическая модель системы слишком сложна.
В производстве имитационное моделирование используется для анализа и оптимизации таких процессов как логистика, заготовка и обработка деталей, обработка технических заданий и другой проектной документации. Горнодобывающая отрасль не стала исключением. В источниках [1, 2] описываются ре-
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. № 6. С. 15-20. © 2016. Д.О. Гусев, Л.П. Рябов.
альные примеры применения имитационного моделирования, для анализа процессов в горнодобывающей промышлености. В источнике [3] демонстрируется наиболее яркое практическое применение имитационного моделирования в промышлености. В статье описывается применение моделирования с целью исследования процесса фильтрации пластовой воды и песка, при добыче нефти. Основной задачей исследования являлось повышение эксплуатационных характеристик и эффективности оборудования. Стоит отметить моделирование осуществлялось с использованием средств трехмерной визуализации (рисунок). В результате исследования были выявлены части деталей наиболее сильно подвергающиеся эрозии, а также найдено оптимальное положение разделительных мембран.
Актуальность подтверждается и большим количеством программных средств для имитационного моделирования, таких как: Arena, ExtendSim, Anylogic, Automod, Promodel. В частности, для горнодобывающей отрасли: FlexSim, Simio LLC, SimMine. Основной задачей таких программных средств является облегчить работу специалиста по созданию имитационной модели на всех этапах, от создания концептуальной модели, до получения интересующих данных.
Моделирование процесса фильтрации пластовый воды и песка, при добыче нефти
Процесс создания отдельной программы, имитирующей поведение исследуемой системы, трудоемок и сложен. Как упоминалось ранее, для этого были разработаны различные средства имитационного моделирования. Система ISS 2000 является одним из таких средств. ISS 2000 предоставляет пользователю графический интерфейс с набором компонентов. На основе предоставленных компонентов, пользователь создает модель, задает параметры компонентов и связи между ними. Если существующие компоненты не удовлетворяют специфике модели, разработчик может доработать модель, изменив сгенерированный код программы. Такой подход называется компонентно-ориентированный [3]. Преимущества данного подхода:
• повторное использование компонентов,
• разработчик абстрагируется от деталей реализации и может больше уделить внимание построению самой модели.
Недостатки:
• разработчик все же должен иметь навыки программирования, т.к. в некоторых случаях необходимо дополнять созданную модель.
Другим примером можно привести программный продукт компании CA Technologies — AllFusion Process Modeler 7 (BPwin). BPwin поддерживает три стандартные нотации — IDEF0 (функциональное моделирование), DFD (моделирование потоков данных) и IDEF3 (моделирование потоков работ), а также BPwin интегрирован со средством имитационного моделирования Arena. Сам процесс создания модели представляет собой последовательную декомпозицию исследуемого процесса. Декомпозиция осуществляется до момента получение подпроцессов и элементов, дальнейшее разбиение которых не имеет смысла. В итоге получается модель, которая представляется в виде иерархии диаграмм. Каждая диаграмма в свою очередь является направленным графом и содержит фрагменты описания [4]. На основании этого можно утверждать, что CASE-средства имеют богатые описательные возможности, с помощью которых можно осуществлять моделирование сложных процессов.
Потенциальные возможности CASE-средств
Потенциальным применением CASE-средств может быть, при интеграции и сопоставлении данных из различных CAD систем в средства имитационного моделирования. Развитие САПР привело к тому, что на текущий момент существует широкий спектр продуктов, позволяющие спроектировать и рас-
считать основные характеристики будущего продукта, используя вычислительные возможности ЭВМ. Традиционно САПР, в отечественном понимании, подразделяют на три основных компонента: CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), CAE (Computer Aided Engineering). На текущий момент возможности современных персональных компьютеров позволяют работать с системами САПР высокого уровня. В таких системах помимо возможности конструкторского, технологического проектирование и проведение инженерного анализа, предоставляется возможность управления проектными данными в целом, т.е. включает в себя компонент PDM (Product Data Management). Очевидно, что САПР высокого уровня более дорогие, чем системы нижнего и среднего уровня. В большинстве процессах конструирования необходимо лишь CAD-системы нижнего и среднего уровня, поэтому на практике крупные предприятия устанавливают CAD-системы различного уровня. На большинство рабочих мест устанавливаются CAD-системы низкого и среднего уровня и ограниченное количество копий (лицензий) высокого уровня. Вследствие этого возникает основная проблема обмена данными между различными CAD-системами [5]. В этом случае CASE-средства могут облегчить сопоставление данных между компонентами САПР, том числе и средствами имитационного моделирования. В данном случае CASE-средства являлись бы единой средой. Данные из различных компонентов САПР интегрировались в данную среду. Далее интегрированные данные представлялись пользователю в виде существующих нотаций (пример диаграмма классов UML). Интеграция данных осуществлялась бы с применением STEP-технологий (ISO 10303). Примером является язык Express. Затем пользователь мог бы описывать бизнес процессы, путем создания диаграмм и сопоставления их с интегрированными данными. Приведенное выше предположение требует тщательного анализа и проверки на реальных примерах, что является предметом дальнейшей работы по данной тематике.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Конюх В.Л., Окольнишников В.В. Имитационное моделирование способов добычи полезных ископаемых на большой глубине // Проблемы информатики. — 2009. — № 3. — С. 54—61.
2. Конюх В. Л., Зиновьев В.В. Имитационное моделирование в горном деле / 1-я Всероссийская научно-практическая конференции «Опыт практического применения языков и программных систем
имитационного моделирования в промышленности и прикладных разработках» ИММОД 2003, 23-24 октября 2003, СПб.
3. Haidari Ahmad H. Oil and gas extraction: Using engineering simulation // International magazine for filtration industries worldwide. 25 June 2009.
4. Томашевский В. Н., Богушевская Н. В. Расширение возможностей системы моделирования ISS 2000 / 2-я Всероссийская научно-практическая конференция по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности «Имитационное моделирование. Теория и практика» ИММ0Д-2005, 19-21 октября 2005 г., СПб.
5. Анохин А. Н. О возможности применения CASE-технологии в задачах моделирования деятельности оператора.
6. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования. — М.: Изд-во МГТУ имени Н.Э.Баумана, 2002. ЕИЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Гусев Данияр Олегович1 — аспирант, e-mail: danijar.gusev@gmail.com, Рябов Леонид Павлович1 — доктор технических наук, профессор, 1 МГИ НИТУ «МИСиС».
Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2016. No. 6, pp. 15-20. D.O. Gusev, L.P. Ryabov
USE CASE TECHNOLOGY FOR CREATING BUSINESS PROCESS SIMULATION MODEL IN THE MINING INDUSTRY
The article explains the relevance of the use of simulation to study the complex processes in the mining industry . Provides links to real examples of usage of simulation in the mining industry . Are examples of simulation tools where CASE-tools are used to create the model. In particular, ISS 2000, AllFusion Process Modeler 7 (BPwin). Latest software supports three standard IDEF0, DFD and IDEF3. Briefly describes the process of constructing a model of the data simulation tools. The article addresses the issue of partial integration of data in various CAD-system. Assumed potential use of CASE-tools for mapping data in integration of various CAD-systems and including tools for simulation.
Key words: CASE-tools, simulation, mining industry, simulation tools, CAD, component-oriented approach, STEP-technology.
AUTHORS
Gusev D.O.1, Graduate Student, e-mail: danijar.gusev@gmail.com, Ryabov L.P.1, Doctor of Technical Sciences, Professor, 1 Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.
REFERENCES
1. Konyukh V. L., Okol'nishnikov V. V. Problemy informatiki. 2009, no 3, pp. 54—61.
2. Konyukh V. L., Zinov'ev V. V. 1-ya Vserossiyskaya nauchno-prakticheskaya konfer-entsii «Opytprakticheskogoprimeneniyayazykov i programmnykh sistem imitatsionnogo mode-lirovaniya v promyshlennosti i prikladnykh razrabotkakh» IMMOD 2003, 23—24 oktyabrya
UDC 65.011.56
2003 (The 1st All-Russian Scientific-Practical Conference on Application of Simulation Modeling Languages and Program Systems in Industry and Technology IMMOD 2003, 23-24 October 2003), Saint-Petersburg.
3. Haidari Ahmad H. Oil and gas extraction: Using engineering simulation. International magazine for filtration industries worldwide. 25 June 2009.
4. Tomashevskiy V. N., Bogushevskaya N. V. 2-ya Vserossiyskaya nauchno-praktiches-kaya konferentsiya po imitatsionnomu modelirovaniyu i ego primeneniyu v nauke ipromysh-lennosti «Imitatsionnoe modelirovanie. Teoriya i praktika» IMMOD 2005, 19-21 oktyabrya 2005 (The 2nd All-Russian Scientific-Practical Conference on Simulation Modeling and Applications in Science and Industry: Theory and Practice IMMOD 2005, 19-21 October 2005), Saint-Petersburg.
5. Anokhin A. N. O vozmozhnostiprimeneniya CASE-tekhnologii vzadachakh modeliro-vaniya deyatel'nosti operatora (The possibility of using CASE-technology for modeling the activities of the operator).
6. Norenkov I. P. Osnovy avtomatizirovannogo proektirovaniya (Basics aided design), Moscow, Izd-vo MGTU imeni N.E.Baumana, 2002.
ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ (СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК)
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСЧЕТА МНОГОСЛОЙНОЙ КРЕПИ ТОННЕЛЕЙ, СООРУЖАЕМЫХ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ НЕОДНОРОДНОМ МАССИВЕ ПОРОД
Панкратенко Александр Никитович1 — доктор технических наук, профессор,
Нгуен Зуен Фонг1 — e-mail: nguyenduyenphong@gmail.com,
Саммаль Андрей Сергеевич — доктор технических наук, профессор,
Тульский государственный университет,
Нгуен Суан Мань — кандидат технических наук, доцент,
Ханойский горно-геологический университет,
1 МГИ НИТУ «МИСиС».
Приведено решение задачи о напряженном состоянии многослойной крепи, подкрепляющей тоннель кругового поперечного сечения, сооружаемого в технологически неоднородном массиве. Крепь тоннеля и вмещающий массив пород рассматриваются как элементы единой деформируемой системы.
Ключевые слова: массив пород, технологическая неоднородность, тоннель, крепь, напряжения, деформации, теория упругости, расчет.
RESEARCH CALCULATION MULTILAYER LINING TUNNELS, BUILD IN TECHNOLOGICALLY HETEROGENEOUS MASSIF ROCK
Pankratenko A.N.1,
Nguyen Duyen Phong1, e-mail: nguyenduyenphong@gmail.com, SammalA.S., Tula State University, 300012, Tula, Russia, Nguyen Xuan Man, Hanoi University of mining and geology, China, 1 Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.
The paper presents the solution of the problem of stress state of the multilayer lining underpinning tunnel of circular cross-section, being built in a technologically heterogeneous array. The lining of the tunnel and can accommodate an array of rock are considered as elements of a single deformable system.
Key words: massif rock, technological heterogeneity, tunnel lining, stress, strain, elasticity theory, the calculation.
