Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем




Скачать 19,59 Kb.
НазваниеПовышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем
страница1/3
Дата03.02.2016
Размер19,59 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2   3
На правах рукописи





МАКАРОВ Владимир Валериевич


ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ МОЩНЫХ

ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ КАРЬЕРОВ

НА БАЗЕ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ


Специальность 25.00.22 – «Геотехнология (подземная, открытая

и строительная)»


Автореферат

диссертации на соискание

ученой степени

кандидата технических наук


Екатеринбург

2006

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


Ведущая организация - Институт горного дела УрО РАН


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. Екатеринбург, пер. Университетский, 9, ауд. 2142.


С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».


Автореферат диссертации разослан «21» ноября 2006г.





Ученый секретарь

диссертационного совета В.К. Багазеев

О
1
БЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы. За последние 30 лет произошли существенные изменения в условиях открытой разработки месторождений полезных ископаемых, в результате чего при эксплуатации карьеров превалирующее положение получили ЭАК. Это связано с тем, что объем перевозок автомобильным транспортом с 1985 по 2004г. вырос на 70 % в целом по отрасли, а на комбинате ОАО «Ураласбест» - на 100 %. Многие карьеры в связи с увеличивающейся глубиной разработки применяют автотранспорт, как сборочную единицу, для перевозки горной массы, например, на карьерах АК «АЛРОСА» (Якутия), Ковдорском и Высокогорском ГОКах.

В сложившихся условиях разработка методики планирования работы ЭАК является насущной задачей как на стадии планирования, так и управления погрузочно-транспортным процессом.

Актуальность диссертации состоит в:

  • необходимостью повышения эффективности работы погрузочно-транспортного оборудования, вследствие интенсивного перевооружения карьеров новой мощной выемочной и транспортной техникой;

  • необходимости внедрения прогрессивных систем планирования и автоматизированного управления горно-транспортным процессом в связи с ужесточением требований обогатительного передела к качеству поставляемого сырья и потребности в эффективном использовании высокопроизводительного погрузочно-транспортного оборудования.

В настоящей диссертации решение данной задачи реализовано с применением экспертной системы планирования работы ЭАК.

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. Продукционные правила, как известно, описывают знания в форме «ЕСЛИ — ТО».

Объектом исследования является погрузочно-транспортный процесс на карьерах, использующих для перемещения горной массы автомо­бильный транспорт.

Предметом исследования является эффективность работы мощных ЭАК карьеров.

Цель исследования – разработать методику планирования работы ЭАК на базе применения экспертных систем.

Идея диссертации заключается в использовании экспертной системы для планирования работы ЭАК, основанной на продукционных правилах и отличающейся учетом комплексного влияния неформализуемых параметров.

Основные задачи исследования:

  1. Установить зависимости комплексного влияния горнотех­нических условий эксплуатации на продолжительность элементов транспортного цикла и производительность современных ЭАК.

  2. О
    2
    пределить количественные характеристики и зависимости изменения надежности работы ЭАК в те­чение смены.

  3. Разработать имитационную модель для планирования сменной работы ЭАК на горных предприятиях.

  4. Определить набор продукционных правил экспертной системы и разработать методику формирования базы знаний экспертной системы.

  5. Разработать структуру, алгоритм и регламент работы экспертной системы планирования работы ЭАК.

  6. Провести апробацию разработанных методик в условиях горного предприятия.

Методы исследований: обобщение и анализ литературных источников и результатов ранее проводимых исследований; анализ данных практики и теоретических исследований; аналитические расчеты с применением ЭВМ; информационное моделирование на ЭВМ; натурные наблюдения за работой ЭАК в реальных производственных условиях.

Научные положения, выносимые на защиту:

  1. 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.

  2. Оперативная адаптация плановых заданий к изменяющимся горнотехническим условиям достигается применением экспертной системы, основанной на продукционных правилах и оснащенной механизмом компенсации величины отклонения производительности ЭАК.

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:

  1. Разработана методика планирования работы современных ЭАК на базе имитационной модели, учитывающей комплексное взаимовлияние погрузочного и транспортного звеньев.

  2. Для планирования работы ЭАК впервые применена экспертная система, основанная на продукционных правилах.

  3. Разработана методика принятия решений для планирования работы ЭАК c применением человеко-машинных процедур.

  4. Разработаны архитектура и регламент работы экспертной системы планирования работы ЭАК.

Достоверность научных положений, выводов и реко­мендаций обоснована анализом опыта планирования работы технологических ЭАК на карьерах; до­статочным объемом хронометрических наблюдений; схо­димостью результатов теоретических исследований с результатами опытно-промышленных испытаний; эффективностью внедрения системы на карье­рах комбината ОАО «Ураласбест».

Теоретическая значимость исследования заключается:

  1. в применении нового подхода к планированию работы ЭАК, выражающемся в использовании экспертной системы, основанной на продукционных правилах и базирующейся на имитационной модели, учитывающей комплексное взаимовлияние погрузочного и транспортного звеньев;




  1. в
    3
    учёте динамического изменения горнотехнических параметров, которое оценивается модулем адаптации с последующим использованием в процессе планирования работы ЭАК.

Практическая значимость диссертации заключается в разработанной экспертной системе планирования работы ЭАК, позволяющей повысить качество поставляемого сырья, эффективно использовать ресурсы за счет повышения надежности и точности планирования сменной работы на основе дифференцированного учета горнотехнических условий. Экспертную систему планирования работы ЭАК рекомендуется использовать для автоматизированного планирования и управления погрузочно-транспортным процессом на горных предприятиях, использующих для перемещения горной массы автомобильный транспорт.

Личный вклад автора состоит: в установлении зависимости комплексного влияния горнотех­нических условий эксплуатации на продолжительность элементов транспортного цикла и производительность ЭАК, в участии в хронометрических наблюдениях за погрузочно-транспортным циклом ЭАК, проводимых кафедрой РМОС, в разработке методики планирования сменной работы ЭАК, в научном обосновании эффективности применения экспертных систем для планирования работы ЭАК, в разработанных регламенте работы и алгоритме экспертной системы планирования работы ЭАК.

Реализация результатов исследования. Реализация результатов исследования проводилась в условиях комбината ОАО «Ураласбест».

Апробация диссертации. Результаты диссертации докладывались на технических советах комбината ОАО «Ураласбест», Международной конференции и семинаре в ИГД УрО РАН, конференции в УГГУ.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах. Данная работа является непосредственным продолжением развития исследований, проводимых на кафедре РМОС УГГУ д.т.н., проф. Хохряковым В.С., д.т.н., проф. Лелем Ю.И., к.т.н., доц. Стениным Ю.В., к.т.н., доц. Мартыновым Н.В.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 разделов и заключения, изложенных на 144 страницах машинописно­го текста, содержит 18 рисунков и 15 таблиц, список основных использованных источников из 131 наименования и 2 приложения.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность кафедре РМОС УГГУ, научному руководителю к.т.н., доц. Стенину Ю.В., зав. кафедрой, д.т.н., проф. Лелю Ю.И., д.т.н., проф. Багазееву В.К., д.т.н., проф. Бычкову Г.В., к.т.н., доц. Мартынову Н.В., к.т.н., доц. Сандригайло И.Н., к.т.н., с.н.с. Головырину С.С.


О
4
СНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ



Основополагающие научные принципы эксплуатации ЭАК заложены в работах академиков РАН Мельникова Н.В., Ржевского В.В., Тру­бецкого К.Н., членов-корреспондентов РАН Спиваковского А.О., Яковлева В.Л., профессоров Шешко Е.Ф., Васильева М.В., Новожилова М.Г., Хохрякова В.С., Потапова М.Г., Томакова П.И., Виницкого К.Е., Симкина Б.А., Фиделева А.С., Михайлова В.А., Шилина А.Н., докторов технических наук Леля Ю.И., Куле­шова А.А., Смирнова В.П., Аленичева В.М., кандидатов технических наук Стенина Ю.В., Мартынова Н.В., Дороненко Е.П., Сорокина Л.А., Котяшева А.А., Маслова В.П. и др.

Существенным, не учитываемым в существующих методиках, свойством карьерного транспорта, как технологической единицы, является взаимосвязь с погрузочным экскаватором, с перегрузочным пунктом и с другими работающими в карьере автосамосвалами. Для наиболее полного и всестороннего изучения этого свойства и влияния на производительность автосамосвала других определяющих факторов необходимо представить автомобиль как элемент системы «экскаваторно-автомобильный комплекс» (рис. 1), включающий в себя погрузочный экскаватор, автотранспортные единицы и пункт разгрузки.

Формирование и изменение основных параметров работы ЭАК (например, производительность) происходит в результате совокупного воздей­ствия и изменения множества факторов. Поэтому наиболее тождес­твенно зависимости изменения производительности и других параметров работы ЭАК могут быть описаны методом многофакторного корреляционно-регрессивного анализа. Этот метод использовался Масловым В.П. для описания закономерностей движения автосамосвалов, Кулешовым А. А. - для описа­ния скоростей движения и расхода дизельного топлива, Смирновым В.П., Котяшевым А.А., Лелем Ю.И. - для описания ско­ростей движения, длительности транспортного цикла и производительности автосамосвалов.

Приведенные в трудах вышеназванных авторов модели достаточно полно отражают изменение параметров работы автомобилей от влияющих факторов с учетом их взаимодействия. Однако формы моделей не достаточно точно передают физическую суть влияния отдельных факторов, что ограничивает область их применения и снижает точность.

В значительной мере лишены этого недос­татка многофакторные зависимости, приведенные в работах Котяшева А.А., Смирнова В.П., Леля Ю.И. Но представляется нецелесообразным описывать многофакторными регрессионными уравнениями транспортный цикл в целом или непосредственно производительность автосамосвалов, т.е. эти параметры складываются из элементов, на которые действуют не одно­родные факторы. Так, транспортный цикл включает в себя не толь­ко время движения, определяемое действующими в модели факторами: расстоянием транспортирования, средневзвешенным уклоном трассы, долей временных автодорог, но и время разгрузки, погрузки и ожидания в очереди, которые зависят от других, не вошедших в мо­дель аргументов.



5

Рис. 1. Структурная схема системы «экскаваторно-автомобильный комплекс»: Аи - исходные факторы; Ар – регулирующие воздействия; Ан - неконтролируемые воздействия; В – совокупность выходных параметров (производительность, количество транспортных единиц и др.); lб безопасное расстояние между автосамосвалами; tож – продолжительность ожидания погрузки; tп – продолжительность погрузки; tэож – продолжительность ожидания прибытия очередного автосамосвала; tм – продолжительность маневрирования автосамосвала; tр – продолжительность разгрузки; Пб – производительность бульдозера; V – скорость движения автосамосвала; Т – транспортное звено; Э – звено экскаваторной погрузки; П.Р. – звено разгрузки; А1 - Аn – количество автосамосвалов в комплексе.


Х
8

8
арактерной особенностью существующих моделей планирования работы ЭАК является их одноцелевой характер, наличие жесткой системы ограничений и регулирующих параметров. На практике планирование работы ЭАК представляет собой процесс согласования различных целей, таких, как выполнение заданных объемов руды и вскрыши в разрезе каждого забоя и в целом по карьеру, равномерность выдачи объемов по суткам и сменам, стабильность качественных показателей в потоке руды, полнота загрузки оборудования, необходимость первоочередной выемки определенных участков и т.д. Окончательным решением часто является компромисс между несколькими наиболее важными на данный момент целями. Поэтому для условий карьера целесообразна разработка моделей, позволяющих, во-первых, произвести оценку параметров системы, характеризующих выбранную цель (например, равномерность выдачи объемов при сохранении в определенных пределах других, таких, как степень загрузки оборудования, количество автосамосвалов и т.п.); во-вторых, проследить их изменение в течение любого отрезка времени (смена, сутки, неделя, месяц). То есть, модель должна быть средством для анализа системы в условиях, определяющих ответственного за планирование, иными словами - эксперта. Частично этим условиям отвечают


«
6
имитационные модели», построенные на основе эвристического подхода. Следует отметить, что такой подход является основой построения так называемых «человеко-машинных систем и моделей», в том числе и экспертных систем, для решения различных задач планирования ЭАК.

Т
8
аким образом, обзор технической литературы показывает, что ряд аспектов до настоящего времени не изучен и требует дальнейших исследований. 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.

Актуальность данной работы также усиливается в связи с тенденцией применения на карьерах большой и средней мощности автосамосвалов большой и особо большой грузоподъемности (75-180 т, 180-220 т и более). Установленные при этом зависимости позволяют более обоснованно оптимизировать технологические параметры работы ЭАК путем комплексного учета формализуемых с их помощью факторов. Однако остаются неучтенными или недостаточно учитываемыми факторы, как известные, например, организационные, так и еще не выявленные, влияние которых в настоящий момент не поддается формализации. Учет этих факторов в настоящее время при современных возможностях вычислительной техники может быть обеспечен путем использования технологии систем искусственного интеллекта (ИИ). Наиболее подходящей системой для определения технологических параметров ЭАК является экспертная система.

Необходимо отметить, что в настоящее время технология экспертных систем используется для решения различных типов задач (интерпретация, предсказание, диагностика, планирование, конструирование, контроль, отладка, инструктаж, управление) в самых разнообразных проблемных областях, таких, как финансы, нефтяная и газовая промышленность, энергетика, транспорт, фармацевтическое производство, космос, металлургия, горное дело, химия, образование, телекоммуникации и связь и др. Примером может служить широко известная и эффективно используемая в горном деле экспертная система PROSPECTOR, предназначенная для консультаций при поиске залежей полезных ископаемых.

Можно дать следующее определение экспертной системы (рис. 2):

ЭС - это компьютерная программа, содержащая накопленные знания специалистов в определенной предметной области. Эта программа способна вырабатывать рекомендации, какие дал бы эксперт-человек, запрашивая при необходимости дополнительную информацию. Экспертные системы могут работать на том же уровне что и эксперты, а в некоторых случаях они лучше, потому что в них вложен коллективный опыт их создателей. Г


лавным достоинством ЭС является возможность накопления знаний и сохранение их длительное время. В отличие от человека к любой информации экспертные системы подходят объективно, что улучшает качество проводимой экспертизы.



7


Рис. 2. Типовая схема экспертной системы

  1   2   3

Похожие:

Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем iconАнализ научно методической работы мобу сош №7 за 2011-2012 учебный год
Этот комплекс ориентирован, прежде всего, на повышение творческого потенциала педагогического коллектива в целом, и, в конечном счете...
Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем iconЛиборио повышение эффективности функционирования бортовыхрадиотехнических систем связи спускаемых космических аппаратов
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный...
Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем iconПовышение эффективности контактно-дугогасительных систем сильноточных коммутационных аппаратов с удлиняющейся дугой
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный технический...
Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем iconРабочая программа администрирование кластерных систем фд. А. 03 Специальность 05. 13. 11 «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей»
Цели дисциплины: раскрыть базовые принципы организации кластерных вычислительных систем, состав и назначение их программно-аппаратных...
Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем iconПовышение эффективности сооружения подводных переходов и эксплуатации магистральных нефтепроводов
Повышение эффективности сооружения подводных переходов магистральных нефтепроводов путем совершенствования технологии их прокладки...
Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем iconК областной целевой программе Повышение качества государственных и муниципальных услуг на базе многофункциональных центров предоставления государственных и
«Повышение качества государственных и муниципальных услуг на базе многофункциональных центров предоставления государственных и муниципальных...
Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем iconПрименение экспертных систем в управленческом
В статье показано, как экспертные системы могут помочь в процессе управленческого консультирования
Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем iconОтчет о проделанной работе за 2011 год
Разработка экспертных и аналитических документов по социально-экономическому развитию Новосибирской области с привлечением внешних...
Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем iconМетодическая разработка (Из опыта работы)
Основной задачей современного образования является повышение эффективности учебного процесса, что предполагает применение на уроке...
Повышение эффективности работы мощных экскаваторно-автомобильных комплексов карьеров на базе экспертных систем iconРабочая программа Программирование систем с общей памятью од. А. 04 Для аспирантов специальности 05. 13. 11 «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей»
Цели дисциплины: предоставить базовый набор знаний о математических моделях и методах параллельного (многопоточного) программирования...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница