Шумський Сергій Володимирович
Факультет комп’ютерних наук та технологій
Кафедра Комп’ютерної інженерії
Спеціальність «Комп'ютерні системи та мережі»
Розробка комп'ютерної системи моделювання технологічних процесів
Навчальний керівник: Баркалов Олександр Олександрович
Автобіографія
Реферат по темі випускної роботи
Вступ
Актуальність
У цей час у діяльності підприємств мають широке поширення автоматизовані системи керування виробничими процесами. Саме поняття автоматизації припускає ряд необхідних факторів для прискорення процесу виробництва, економії засобів і поліпшення умов праці. Процес автоматизації може носити різний характер, залежно від умов і можливостей виробництва. Залежно від рівня обслуговування виробничих процесів на підприємстві сама система або її складова частина (підсистеми) можуть бути віднесені до різних класів.
Розвиток обчислювальних засобів, розширення їхніх можливостей є головним чинником усе більше широкого впровадження їх у різні сфери наукової й практичної діяльності. Дуже інтенсивно розвивається напрямок комп'ютерного синтезу зображень. Можна вважати, що в цей час сформувалася нова галузь інформатики - тривимірна (або 3D) машинна графіка. Її можна визначити як науку про математичне моделювання геометричних форм і властивостей об'єктів, а також методів їхньої візуалізації й керування ними [10].
Наукова значимість
Дана робота буде спрямована на розробку системи проектування проведення гірничої виробки. Як мова програмування буде обрано Builder C++, також для паралельних обчислень буде використана бібліотека MPI. Особлива увага буде присвячена розрахунку та візуалізації параметрів свердловинних зарядів для технології вибуху на викид. Така технологія ефективна винятково для відкритих гірських робіт.
Відкритими називають сукупність здійснюваних із земної поверхні гірничих робіт по видобутку різноманітних гірських порід і створенню штучних порожнин і котлованів. Найбільші масштаби відкритих гірничих робіт пов'язані з видобутком корисних копалин. При підземному способі розробки корисні копалини видобувають за допомогою спорудження підземних виробок [9].
Структура експлуатаційних витрат складається з вартості загальних технологічних процесів: буропідривних робіт (10…15%), екскавації (15…25%), транспортування (40…60%), відвалоутворення (15…20%). В загальних витратах на будівництво кар'єру на гірничо-капітальні роботи припадає до 30…40%, а на обладнання 20…30% [5].
Розроблювальна система дозволить проектувати параметри технологи проведення в'їзної й розрізної траншей при впровадженні вибуху на викид, що зменшить використання автотранспорту й тим самим зменшує вартість видобутку корисної копалини.
Моделювання роботи системи повинне показати:
При дослідженні планується використовувати такі методи: аналіз літературних джерел, розробка тестів для перевірки роботи системи й працездатності методів, моделювання для оцінки ефективності використання технології й виявлення її вузьких міст.
Наукова новизна отриманих результатів полягає в розробленому методі паралельного розрахунку параметрів свердловинних набоїв з одночасним контролюванням обсягу підриваємої вибухівки, що є необхідним для задоволення екологічних вимог та техніки безпеки.
Напрямки досліджень:
- Використання паралельних обчислювань для проектування параметрів технології вибуху на викид з урахуванням граничних умов, таких як, обсяг вибухівки, що підривається одночасно, та ін, дозволить точніше проектувати параметри свердловинних набоїв.
- Доцільність використання для проведення в’їздної траншеї комплексної технології проведення з використанням як звичайної, вибухово-транспортної технології проведення, так й вибухів на викид.
Огляд досліджень по темі
Ефективне керування підприємством у сучасних умовах неможливо без використання комп'ютерних технологій.
У цей час у діяльності підприємств взяли широке поширення автоматизовані системи керування виробничими процесами. Саме поняття автоматизації припускає ряд необхідних факторів для прискорення процесу виробництва, економії засобів і поліпшення розумів праці. Процес автоматизації може носити різний характер, від розумів покладу і можливостей виробництва. В залежності від рівня обслуговування виробничих процесів на підприємстві сама система або її складова частина (підсистема) може бути віднесена до різних класів [7]:
Клас A: системи (підсистеми) керування технологічними об'єктами й/або процесами.
Клас B: системи (підсистеми) підготовки й урахування виробничої діяльності підприємства.
Клас C: системи (підсистеми) планування й аналізу виробничої діяльності підприємства.
В Україні досить мало таких розробок, це пов'язано з поганим (або повною відсутністю) фінансування. У країнах СНД однієї із самих успішних компаній розробки систем моделювання такого типу є компанія «AMACOR engineering» [1]. Ця компанія займається розробками не тільки для кар'єрних розробок, а також для:
• конвеєрів, іншого транспортувального встаткування
• вантажопідйомного встаткування
• систем автоматизації харчової промисловості
• систем автоматизації хімічної промисловості
• систем автоматизації фармацевтичної промисловості [1].
Більша частина матеріалів про «AMACOR engineering» є авторськими матеріалами співробітників компанії «AMACOR engineering». Виключні права на авторські матеріали належать компанії «AMACOR engineering».
Ніяка частина авторських матеріалів не може бути відтворена в який би те не було формі без письмового дозволу компанії «AMACOR engineering [1]».
Також дуже активно розробками систем проектування й моделювання підприємств гірської промисловості займається російська група підприємств «Лекс». До складу групи підприємств «Лекс» входить компанія «Проект-Сервіс» [2], що працює у сфері архітектурно-будівельного й інженерно-технологічного проектування об'єктів житло-цивільного й промислового призначення, а також виконання експертних і інженерних робіт в області екологічної й пожежної безпеки, захисту населення Російської Федерації від надзвичайних ситуацій [2].
І все-таки самою успішною на сьогоднішній момент із систем - це система «Mineframe», зроблена гірничим інститутом Кольського наукового центра Російської академії наук [4].
Система призначена для комплексного рішення широкого кола геологічних, маркшейдерських і технологічних завдань, що зустрічаються в практиці роботи гірничодобувних підприємств, наукових і проектних організацій (див. рис. 1). Система містить великий набір інструментів, що дозволяють працювати із тривимірними моделями об'єктів гірської технології, має потік даних, представлений на рис.2. Серед них геологічні проби, рудні тіла й шари, маркшейдерські крапки, гірські вироблення, виємочні одиниці, конструктивні елементи й вузли системи розробки, природні й технологічні поверхні (включаючи кар'єри й відвали), склади (штабелі) і розвали гірської породи.
Система містить у собі програмні продукти [3]:
До основних моделюючих відносяться об’екти [4]:
• Геологічні проби
• Рудні тіла
• Шари
• Маркшейдерські крапки
• Підземні гірські вироблення
• Виємочні одиниці
• Конструктивні елементи й вузли систем розробки
• Природні й технологічні поверхні
• Кар'єри й розвали гірської маси
• Траншеї й насипи
• Відвали
Передбачувані результати
Для реалізації поставленої мети в роботі плануються вирішити наступні завдання:
- Дослідження сучасних систем автоматизації технологічних процесів.
- Аналіз математичних моделей технологій проведення гірських виробок.
- Розробка структури й алгоритмів роботи системи для підтримки різноманітних технологій.
- Розробка 3D моделей базових елементів технології вибуху на викид.
- Експериментальне дослідження параметрів технології вибуху на викид.
Висновки
В Україні розвідано 20 тис. родовищ та проявів 111 видів корисних копалин [5] (за даними УНІАН — 200 видів корисних копалин, 120 з яких використовує людство сьогодні). З них 7807 родовищ 94 видів корисних копалин мають промислове значення і враховуються Державним балансом запасів. Найбільше економічне значення мають кам'яне вугілля, нафта і газ, залізні і марганцеві руди, сірка, кам'яна і калійна солі, нерудні будівельні матеріали, мінеральні води. Їх родовища знаходяться у різних геологічних регіонах України. За розвіданими запасами деяких корисних копалин Україна випереджає РФ, США, Великобританію, Францію, ФРН, Канаду та інш. Зокрема, за запасами і видобутком залізних, марганцевих, титано-цирконієвих руд, багатьох видів неметалічної сировини Україна в кінці ХХ ст. займала провідне місце серед країн СНД, Європи і світу.
Аналіз стану гірничо-видобувного комплексу України свідчить про подальше зростання попиту на видобуток корисних копалин і, таким чином, про актуальність питань вдосконалення технології проведення гірничих виробок.
Для вдосконалення технології спорудження гірничих виробок на кар’єрах Донбасу вчені ДонНТУ запровадили використання вибухів на викид, яки мають наступні переваги:
- забезпечують виконання в короткий термін великих обсягів роботи;
- не потребують для свого здійснення великого обсягу підготовчих робіт і скорочують кількість використовуваних транспортних засобів;
- при використанні на відкритих роботах масових спрямованих вибухів паралельно можна будувати під’їзні комунікації, промислові та житлові споруди, що в значній мірі скорочує строк здачі кар’єру до експлуатації.
Литература
1) Анистратов К.Ю., Градусов М.С., Стремилов В.Я., Тетерин М.В., Исайченков А.Б. «Разработка метода управления техническим состоянием карьерной техники на основе использования компьютерной программы «Жизнь Машины»» [Текст]. — С.42-47.
2) Моссаковский Я.В. Экономика горной промышленности [Текст].— Издатель: Издательство Московского государственного горного университета. — С.71-74.
3) Лукичев С.В., Наговицын О.В. Автоматизированная система MineFrame 3.0. [Текст] — Горная промышленность, № 6. — 2005. — С.32-36.
4) Лукичев С.В., Наговицын О.В., Морозова А.В. Моделирование рудных и пластовых месторождений в системе MineFrame.[Текст] — ГИАБ, № 5, 2005. — С.64-70.
5) Білецький В.С. Мала гірнича енциклопедія [Електронний ресурс] — Донецьк: Донбас, 2004. Режим доступу до сайту: http://uk.wikipedia.org/wiki/Мала_гірнича_енциклопедія
6) Борисов Б.М. Микропроцессорные системы управления в горной промышленности: Конспект лекций / Борисов Б.М., Большаков В.Е., Кальм Э.А., Маларев В.И., Уваров Н.Н. [Текст] - Санкт-Петербургский горный ин-т. — С.25-32.
7) Гребенюк В.А., Пыжъянова Я.С., Ерофеев И.Е.. Справочник по горнорудному делу [Текст].— М.: Недра, 1983. — С.14-15.
8) Прокопов Л.Ю. Автоматизация разработки паспортов буровзрывных работ при проходке горных выработок [Текст]. - Сб. научн.трудов. Донецк:«Норд-пресс», 2006. - № 12. — С.14-16.
9) Тургель Д.К. Горные машины и оборудование подземных разработок [Текст]. - Издательство: УГГУ. Год: 2007. — С.23-26.
10) Шоломицкий А.А. Принципы цифрового моделирования открытых горных работ [Текст]. - Труды ДонГТУ, Выпуск 11, Донецк, 2000. — С.32-35.
ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ || Автобіографія