Установление зависимости комплексного влияния горнотехнических условий эксплуатации на продолжительность элементов транспортного цикла и производительность современных ЭАК. Разработка модели для планирования сменной работы на горных предприятиях.
Аннотация к работе
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» Научные руководители: доктор технических наук, профессор Хохряков Владимир Степанович кандидат технических наук, доцент Стенин Юрий Владимирович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Газизуллин Равиль Губаевич кандидат технических наук, доцент Могилат Виталий Лазаревич Защита состоится «21» декабря 2006г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г.Экспертные системы, являясь прикладными системами искусственного интеллекта (ИИ), в которых база знаний представляет собой формализованные эмпирические знания высококвалифицированных специалистов (экспертов), предназначены для консультирования при решении задач экспертами в силу их недостаточного количества или недостаточной оперативности. Наибольшее распространение получили экспертные системы, основанные на продукционных правилах. Цель исследования - разработать методику планирования работы ЭАК на базе применения экспертных систем. Определить набор продукционных правил экспертной системы и разработать методику формирования базы знаний экспертной системы. Научные положения, выносимые на защиту: Повышение эффективности работы мощных ЭАК карьеров обеспечивается за счет применения ограничений, сформулированных в виде продукционных правил экспертной системы, полученных в результате применения эвристического подхода к решению задач планирования и управления.Формирование и изменение основных параметров работы ЭАК (например, производительность) происходит в результате совокупного воздействия и изменения множества факторов. К их числу относятся: комплексное влияние горнотехнических факторов на продолжительность элементов транспортного цикла, вероятностный характер погрузочно-транспортного процесса и особенности взаимодействия автосамосвалов с экскаватором в пункте погрузки, анализ надежности работы автосамосвалов в течение смены и закономерности ее изменения в различных условиях эксплуатации, параметры работы дизель-электрических автомобилей грузоподъемностью 75-180 т. Теоретические кривые продолжительности простоев в ожидании погрузки (тож) на 1 рейс при различной дальности транспортирования (?): 1 - для автосамосвалов БЕЛАЗ-7521 в комплексе с экскаватором ЭКГ-8И; 2 - БЕЛАЗ-75145 с ЭКГ-8И: 3-БЕЛАЗ-7540В с ЭКГ-8И; 4 - БЕЛАЗ-75145 с ЭКГ-I2,5; , о, *, х - расчетные значения тож. автосамосвала и ковша экскаватора с 8-11 до 4 уменьшается на 38-60 % при расстоянии транспортирования ? = 1,0 км и на 30-47 % при ? = 4,0 км. Основой методики является следующая формула: Сменная производительность экскаваторно-автомобильного комплекса (экскаватора, работающего в комплексе) определяется следующим образом: , где Пк - сменная производительность экскаваторно-автомобильного комплекса в м3/смену или т/смену; Производительность ЭАК определяется как сумма производительностей работающих в нем автосамосвалов: , где - - сменная производительность автосамосвала jй модели, работающего с данным экскаватором на ій технологической схеме.В результате выполненных в диссертационной работе исследований дано новое решение актуальной задачи - повышение эффективности работы мощных ЭАК на базе экспертных систем. Разработана методика планирования работы ЭАК на базе имитационной модели, учитывающей комплексное взаимовлияние погрузочного и транспортного звеньев. В результате расчета чувствительности (реакции) воздействия управляющих факторов на процесс моделирования работы ЭАК установлено, что наиболее значительно влияние трех управляющих факторов, а именно: грузоподъемность автосамосвала. количество автосамосвалов в комплексе. время движения автосамосвала в грузовом и порожнем направлениях. При расчете производительности ЭАК предложено применение прямой человеко-машинной процедуры со следующими продукционными правилами: диапазон значений коэффициента обеспеченности забоя автотранспортом для всех забоев определяется экспертом исходя из его опыта, с учетом ограничения, суть которого состоит в том, что данный коэффициент стремится к единице, но не превышает ее; Разработана методика формирования базы знаний, содержащей информацию о результатах расчета производительности ЭАК с учетом влияния неконтролируемых факторов.
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Вывод
В результате выполненных в диссертационной работе исследований дано новое решение актуальной задачи - повышение эффективности работы мощных ЭАК на базе экспертных систем.
Основные научные и практические результаты исследования заключаются в следующем: 1. Определена величина чувствительности (реакции) влияния различных горнотехнических факторов при планировании работы ЭАК. Установлены границы влияния этих факторов в пределах диапазона изменения их количественных характеристик с ранжированием по степени значимости.
2. Разработана методика планирования работы ЭАК на базе имитационной модели, учитывающей комплексное взаимовлияние погрузочного и транспортного звеньев.
3. Установлена корреляция между факторами, влияющими на производительность ЭАК. Определено, что некоторые из них коррелированны по отношению к друг другу и могут быть выражены через общий фактор, в той или иной степени интегрирующий в своем значении проявления коррелированных с ним.
4. В результате расчета чувствительности (реакции) воздействия управляющих факторов на процесс моделирования работы ЭАК установлено, что наиболее значительно влияние трех управляющих факторов, а именно: грузоподъемность автосамосвала. количество автосамосвалов в комплексе. время движения автосамосвала в грузовом и порожнем направлениях.
5. При расчете производительности ЭАК предложено применение прямой человеко-машинной процедуры со следующими продукционными правилами: диапазон значений коэффициента обеспеченности забоя автотранспортом для всех забоев определяется экспертом исходя из его опыта, с учетом ограничения, суть которого состоит в том, что данный коэффициент стремится к единице, но не превышает ее;
ограничения, накладываемые на распределение автотранспортных средств по забоям, определяются наличием этих средств, ранжированных по грузоподъемности, количеству, их техническим характеристикам;
следующий результат расчета производительности ЭАК должен быть максимально приближен к фактическому результату, полученному в схожих горнотехнических условиях;
суммарная производительность автотранспортных средств внутри ЭАК не должна превышать максимальную производительность экскаватора в данном забое.
Разработаны параметры человеко-машинной процедуры, устанавливающие последовательность ее применения при планировании работы ЭАК.
6. Разработана методика формирования базы знаний, содержащей информацию о результатах расчета производительности ЭАК с учетом влияния неконтролируемых факторов. Определены подходы к способу формирования информации, заносимой в базу знаний, методы оценки ее значимости и объективности. Разработан механизм адаптации планового значения производительности ЭАК к фактическому значению, выраженный через учет величины дрейфа модели процесса планирования работы ЭАК. Определен главный критерий пригодности для использования в расчетах информации о воздействии неконтролируемых параметров на производительность ЭАК.
7. Разработана блок-схема структуры алгоритма экспертной системы, предусматривающая обучение программного комплекса и учет опыта предыдущих расчетов, что в конечном итоге ведет к накоплению аналоговой части комплекса и, следовательно, повышению надежности принимаемых решений. Разработанная блочно-аналоговая методика построения алгоритма экспертной системы является одним из наиболее эффективных способов решения проблемы повышения точности планирования, достоверности полученных результатов. Высокая точность расчетов, в свою очередь, достигается многообразием вариантов принимаемых решений через использование накопленной информации в базе знаний ЭС.
8. Разработан регламент работы ЭС планирования работы ЭАК, отличающийся тем, что автомобиль рассматривается как элемент вероятностной системы «экскаваторно-автомобильный комплекс». В связи с этим на основании полученных закономерностей изменения параметров работы автосамосвалов более точно учитывается влияние на производительность расстояния транспортирования, высота подъема горной массы, качество подготовки забоя к экскавации, скорость движения в грузовом и порожнем направлениях, количество автосамосвалов и их грузоподъемность.
9. Применение экспертной системы планирования работы ЭАК на комбинате ОАО «Ураласбест» позволило увеличить точность планирования работы ЭАК на 10-15 %, снизить материально-технические затраты на эксплуатацию в пределах 8-18 %.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
Статьи, опубликованные в научных сборниках и материалах конференций: 2. Макаров В.В. Выбор продукционных правил экспертной системы планирования производительности экскаваторно-автомобильных комплексов // Материалы Уральской горно-промышленной декады, 3-13 апреля 2006г., Екатеринбург: УГГУ, 2006. - С. 29-30.
4. Макаров В.В. Повышение точности планирования как фактор эффективного использования оборудования экскаваторно-автомобильных комплексов // Материалы Уральской горно-промышленной декады, 10-20 апреля 2003г., Известия Уральской государственной горно-геологической академии, 2003. - № 17. - С. 244-246.
5. Макаров В.В. Аспекты применения экспертных систем в области планирования работы экскаваторно-автомобильных комплексов. / Ю.В. Стенин, В.В. Макаров // Материалы международной научно-технической конференции, 3-4 декабря 2002 г., Екатеринбург:ИГД УРО РАН, 2002. - С. 68-70.
6. Макаров В.В. Тоннельное вскрытие глубоких горизонтов Костомукшского карьера при использовании автомобильного транспорта / Ю.И.Лель, В.В. Макаров // Известия Уральской государственной горно-геологической академии. - Вып. № 7. - Сер.:Горное дело, 1998. - С. 80-84.
7. Макаров В.В. Проект экспертной блочно-аналоговой методики проектирования главных параметров горных предприятий с открытым способом разработки // Информационные технологии в горном деле: Тезисы докладов научно-технической конференции. - Екатеринбург:УГГГА, 1996. - С. 154-157.
8. Макаров В.В. Методы выявления технологических и инфраструктурных резервов горных предприятий с учетом эколого-экономических требований / А.Д. Стариков, В.В. Макаров // Известия Уральского горного института. - Вып. № 3. - Сер.:Горное дело, 1993. - С. 96-100.