Особенности современных информационных систем (ИС) в управлении горным производством (ГП)

Т.А. Ткачева,

доц., к.т.н., tkacheva3@mail.ru,

МГПУ, г. Москва

Введение

В настоящее время для оценки эффективности управления практически любыми объектами приняты финансово-экономические показатели. Но они не являются универсальными, а значит в достаточной и необходимой степени объективными. Особенно это касается управления горным производством, которое всегда осуществляется в сложных природных условиях.

Отметим, что работающие в горном производстве ИС хотя и обладают многими достоинствами, но требуют постоянного развития. Известен, например, принцип управления объектом, а именно, закон Эшби – «УПРАВЛЕНИЕ ОБЪЕКТОМ ДОЛЖНО БЫТЬ БОЛЕЕ РАЗНООБРАЗНЫМ, ЧЕМ РАЗНООБРАЗИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА». И если объёмы информации объекта – Iо, а объёмы информации системы управления (СУ) – Iсу, го должно выполняться условие:

Iо << Iсу. (1)

Но т.к. и то, и другое бесконечно велико, их сравнение достаточно затруднительно. Т.е. имеем:

Iо → ∞_Iо (2)

Iсу → ∞_Iсу (3)

Вот на этой методологической основе для качественного управления горным производством необходимо совершенствовать ИС, в т. ч. их подсистемы, связанные с используемыми горными машинами (ГМ) по которым необходимо непрерывное, детальное и высоко точное слежение за их теоретической, технической и эксплуатационной надёжностью. Она определяется в том числе и коэффициентом оперативной готовности ГМ – Ког _ГМ (t), а, значит и работоспособностью (исправностью) многочисленных деталей, узлов, механизмов, схем, элементов, конструкций различного назначения, частей и т.д., находящихся в исправном состоянии в любой момент времени - t. Он может быть представлен как

Ког _ГМ (t)= Ми _ГМ (t) / М_ГМ (t), (4)

где Ми _ГМ (t), М_ГМ (t) – среднее и общее количество исправных деталей, узлов, механизмов, схем, конструкций различного назначения, частей и т.д., каждой ГМ.

Но для индивидуальной процессно-прецизионной оценки фактического Кг _ГМ присущего каждой ГМ, работающей в индивидуальном нагрузочном режиме определённой последовательности, необходим более высокий уровень полноты его информационно-логического описания, а значит совершенствования ИС всего горного производства.

Например, это могут быть модели оценки фактического количества деталей (из размеры изменяются в широком диапазоне, что требует наличия уникального оборудования) в m_{i и}(t) узле вида:

m_{i и}(t) = Ư К_ni n_{i и} (t), (5)

где n_{i и} (t) – количество исправных деталей в m_{i и}(t) узле в любой момент времени; К_ni – качество каждой детали в m_{i и}(t) узле.

р_Sj (t) = Ư К р_S m_{i и}(t), (6)

где р_Sj (t) – количество исправных р_Sj (t) сборочных единиц в ГМ в любой момент времени; К_ni – качество каждой р_Sj (t) сборочной единицы в ГМ.

Модели (5-6) имеют логическую структуру объединения, которая отражает иерархию конструкции любой ГМ (автотранспортное средство, экскаватор, бульдозер, конвейер, …), применяемой на карьерах, разрезах, россыпных месторождениях и др..

Для q-й ГМ имеем:

r_q (t) = Ư Кq р_Sj (t), (7)

Все модели (5 - 7) имеют открытый характер и могут дополняться различными коэффициентами, например, по особенностям горных технологий, влиянию условий эксплуатации, квалификационного уровня работающих по эксплуатации и ремонту ГМ и т.д. А это, как другие аспекты связано с постоянной доработкой ИС и созданием новых её подсистем.

И ещё отметим, что определение качества ГМ в целом и подетально достаточно сложная проблема, т.к. зависит от множества факторов – материалов деталей, точности изготовления деталей и проведения всех сборочных операций, определяемых соответствующими технологиями, уровнем и оснащённостью горного производства, социально-трудовыми аспектами на предприятиях и т.д. Например, качество материалов, которое хотя и хорошо представлено классической научной дисциплиной «Материаловедение», но этого недостаточно, т.к. важно и сочетание материалов в различных условиях эксплуатации. А работа ГМ, как известно ведётся всегда в экстремальных условиях, как Природных, так и техногенных - нагрузочных, часто ненормированных. Поэтому необходимо новое научное направление – «Материалология», информация о котором должна включаться в соответствующую подсистему ИС.

Представленный прецизионно-процессный подход анализа позволяет создавать в подсистемах ИС новые комбинированные модели конструкций нескольких ГМ, например, «Экскаватор - автотранспортное средство», «Экскаватор - автотранспортное средство - бульдозер» и т.д. А именно, такая эксплуатационная ситуации достаточно часто встречается на месторождениях полезных ископаемых.

Итак, точность управления горным производством невозможна без детальной, достоверной, своевременной и точной информации. Аспекты процессно-прецизионного подхода в ИС аналитически представляются как:

I ис _ГП = ∑ I ис _{i j k …,} (8)

i j k …

где I ис _ГП , I ис _{i j k} – объёмы информации в ИС горного производства и её подсистемах - i j k …, соответственно.

Информационная модель (8) ИС горного производства является открытой, поэтому число подсистем может меняться. А с учётом времени она имеет вид:

I ис _ГП (t) = ∑ I ис _{i j k(}t) _…, (9)

i j k …

Cлежение за изменчивостью величины - I ис _ГП (t) можно вести по отклонениям - I ис _{i j k} (t), которые являются зависимыми от времени. Определяем полный дифференциал:

d I ис _ГП (t) = ∂ I ис _{i j k} (t) _…, / ∂ t d t, (10)

а затем абсолютные отклонения I ис _{i j k} (t) _…

∆ I ис _ГП (t) = ∂ I ис _{i j k} (t) _…, / ∂ t ∆ t, (11)

Вывод

Важность получения абсолютных отклонений состоит в том, что впервые представляется возможность объективно определить точность как ИС, так и её подсистем для горного производства.