Математичне забезпечення автоматизованої системи поточного планування відкритих гірничих робіт

Одним з найбільш важливих питань, які необхідно, розв'язати при створенні автоматизованих систем планування й управління промисловим виробництвом, слід вважати питання розробки математичного забезпечення. Оскільки відкриті гірничі роботи - досить специфічний вид виробництва, наділений індивідуальними властивостями, його поточне планування вимагає створення власного математичного забезпечення. Для цього необхідні:

інформаційна база для оптимального поточного планування й керування гірничим виробництвом;

моделі й алгоритми оптимізації планів відкритих гірничих робіт, розробка їх програмного забезпечення;

економіко-математичні моделі, алгоритми із програмним забезпеченням коригування планів ведення гірничих робіт при часткових змінах у вихідній інформації, строках і обсягах планових завдань, у директивних вказівках вищих органів.

Особливе значення має вибір математичного методу й мови, на якій описується той або інший технологічний процес або економічне явище. Доцільність використання відповідного математичного апарата повинна обґрунтовуватися не тільки з позиції адекватності математичної моделі й реального об'єкта, але й з позиції ефективного розв'язку на ЕОМ завдань оптимізації планів.

Розглянемо особливості виконання кожного з етапів. Математичне забезпечення інформаційної бази повинне містити в собі не тільки створення повних технологічних і економічних довідників і каталогів, що описують стан, економічні показники, технологію й можливості поточного й перспективного розвитку виробництва, але й розробку й підтримку в робочому стані гірничо-геологічної інформації, що відбиває особливості геологічної будови рудного тіла та поточний стан гірничих робіт і перспективи їх розвитку. Якщо математичні питання створення й підтримки в робочому стані нормативних довідників виробництва досить добре вивчені й розроблені й описані відповідні стандартні програми для широкого класу ЕОМ, то в питаннях арифметизації гірничо-геологічної інформації, способах її машинного представлення дотепер немає чіткості. Це пояснюється в першу чергу тим, що геологічна будова рудних тіл, режим гірничих робіт, число геологічних ознак, що враховуються, границі їх варіювання відрізняються більшою різноманітністю.

Одним із самих універсальних способів арифметизації родовища є блокове представлення, коли все родовище в контурах кар'єру розбивають на елементарні блоки, кожному з яких визначають координати тривимірного простору й геологічні ознаки якості руд, що залягають. При цьому обґрунтовують розміри елементарного блоку й параметри варіювання геологічних ознак, створюють алгоритми кодування геологічної інформації й програм наочного представлення гірничо-геологічної інформації. Крім того, зображують погоризонтні плани й поперечні розрізи, а також створюють загальну геологічну будову рудних тіл за даними геологічної розвідки. Цей спосіб дозволяє досить повно відобразити всю гірничо-геологічну інформацію, але вимагає розробки досить складного математичного забезпечення. Його використовують при внутрішньорічному плануванні. При тижнево-добовому плануванні застосовують стрічкову арифметизацію родовища з екскаваторними заходками. Її програмне забезпечення істотне простіше, але вона менш універсальна.

Не менш важлива при розробці математичного забезпечення інформаційної бази розробка алгоритмів і машинних програм короткострокового прогнозування поведінки окремих техніко-економічних і гірничо-геологічних параметрів гірничого виробництва. Складність цієї операції полягає в тому, що, як правило, період передісторії досить малий у порівнянні із глибиною прогнозу. Основним для розв'язку цього питання є апарат математичної статистики. При створенні математичного забезпечення оптимізації поточних планів ведення гірничих робіт особливо важливо, щоб математичні моделі й алгоритми враховували специфіку їх просторового розвитку. Багато завдань оптимального планування можуть бути описані як завдання опуклого або лінійного програмування, для яких створені стандартні програми розв'язку. Однак перетворення гірничо-геологічної інформації до виду, зручного для формування симплекс-матриці, представляє самостійне завдання й вимагає своїх програм переробки даних. Крім того, ці моделі недостатньо повно враховують специфіку розвитку гірничих робіт. У зв'язку із цим, доведення результатів розв'язку цих завдань до нанесення положення фронту гірничих робіт на погоризонтних планах потребує власного програмного забезпечення.

Найбільш складне й велике за обсягом програмне забезпечення необхідно створювати при оптимізації планів розвитку гірничих робіт методом динамічного програмування. Для цього повинні бути створені програми імітації на ЕОМ роботи гірничодобувної техніки в кар'єрі з урахуванням основних особливостей розвитку гірничих робіт. Для універсальності розроблювальних програм необхідно програмувати всі основні способи розвитку гірничих робіт: при спіральних з'їздах, поперечними заходками, поступально-тупиковими з'їздами і т.д. При скороченні обсягу програмування використовують модульну побудову програм. При аналізі режимів гірничих робіт для конкретного кар'єру задають ознаки переваги аналізу варіантів, на основі яких зі стандартних модулів формують програму обчислень оптимізації поточних планів. Такі обчислення, як правило, вимагають більших витрат машинного часу. Для проведення економіко-математичного аналізу отриманих оптимальних планів і створення відповідних модулів і алгоритмів їх коригування при зміні вхідної інформації досить ефективний апарат двоїстих оцінок завдань лінійного й квадратичного програмування. Для багатьох параметрів гірничодобувного виробництва вдається одержати інтервали стійкості, у межах зміни яких оптимальний план суттєво не змінюється. Використання цього математичного апарата не вимагає створення спеціального програмного забезпечення для гірничого виробництва, оскільки існують відповідні стандартні програми.

При істотних змінах вихідної інформації в ході виконання планових рішень і при здійсненні принципу безперервності планування необхідно розробляти власне математичне забезпечення, зокрема, шляхом створення відповідних порадників, яке дозволяло б у короткий термін одержувати необхідні розв'язки. Найбільше часто зміни відбуваються в гірничо-геологічній інформації гірничого виробництва. Для внесення цих змін і урахування їх впливу на порядок розвитку робіт необхідне створення програмного забезпечення.

Таким чином, при створенні математичного забезпечення автоматизованої системи поточного планування відкритих гірничих робіт використовують у першу чергу методи математичного й динамічного програмування, математичної статистики, а також імітаційне моделювання. Програмне забезпечення, побудоване по модульному принципу, містить у собі більші за обсягом і складні по логіці функціонування модулі, число яких велике.

ПРОДОВЖЕННЯ ТЕМИ №5