Новый подход к моделированию процессов и подсистем угольных шахт

Общая постановка проблемы

В основе указанного подхода лежит методология имитационного моделирования сложной системы «шахта» на сетях Петри (СП). Под методологией здесь понимаем набор методов, применяемых для описанияи исследования процессов и подсистем горного производства угольной шахты, объединенных единой концепцией. Основа концепции – объектно–ориентированный взгляд на процессы сложной производственной системы «шахта» с позиции теории СП.

Метод – определенная процедура создания моделей с помощью четко специфицированных нотаций. Нотация – графический язык для описания ипредставления моделей процессов и подсистем, в ее основе модифицированные сети Петри.

где: A – архитектура (строение) полуформальных моделей с графическими нотациями с учетом объектной ориентированности;

N – нотации, используемые для описания конкретных моделей процессов и подсистем;

I –инструментальные средства, отражение архитектуры и метода, реализующие соответствующие моделирующие алгоритмы.

Методы исследования технологических решений угольной шахты

Разработка вариантов технического развития производства на действующих шахтах относится к области технологического прогнозирования результатов внедрения новых технико–технологических (ТТР) и пространственно – планировочных (ППР) решений основных производственных процессов по модернизации или реконструкции шахты. Известны три подхода, применяемых к разработке и исследованию различных сценариев (решений) ввода новой техники в действующее производство (шахтовариантов):

традиционные методы прямого счета;

методики расчета пропускных способностей основных технологических звеньев шахты при соблюдении принципа по следовательного устранения «узких» мест;

формализованные методы технологического моделирования и оптимизации параметров основных производственных процессов и подсистем техноло гической схемы шахты.

В настоящее время наибольшее развитие получили методы технологического моделирования, причем развитие идет по линии разработки имитационной модели угольной шахты, позволяющей оценить возможные последствия применения различных ТТР и ППР в будущем.

В качестве методической основы такой модели часто принимается функционально – структурное моделирование,позволяющее выполнить анализ и прогнозирование применяемых технологий и оценить функциональные взаимосвязи технологических подсистем, а также установить параметры и ограничения используемых решений.

Основу формализованных методов моделирования составляет тот или иной математический аппарат: корреляционно регрессионный анализ, теория систем массового обслуживания, методы сетевого планирования, теория графов, нейронные сети (НС), сети Петри и др.Из перечисленного только сети Петри позволяют моделировать динамику функционирования самого процесса и одновременно управление этим процессом.Важным достоинством СП является возможность проследить результат внедрения ТТР и ППР через n-е количество лет, в том числе в течение всего срока эксплуатации шахты, за счет сжатия реального времени при моделировании.

Сравнительно недавно поя вились публикации об опытах применения нейронных сетей в горном деле. При решении прикладных задач с помощью НС возникают две проблемы: оптимизация весовых коэффи циентов на этапе обучения и оптимизация архитектуры сети. Настройка весовых коэффициентов сложной сети требует временных затрат. Как правило, оптимизационные алгоритмы настройки – локальны, а это значит, что сложная многослойная НС вообще может не настроиться должным образом и дальнейшем решать задачу с грубыми ошибками.

Cети Петри

Программирование сети Петри вызывает необходимость трансляции ее структуры (графического образа) на алгоритмические языки. Способы решения названной проблемы определяют различные варианты символического описания сети.

Предлагается описание сети Петри осуществлять отношениями. Используем отношения элементов сети, введенные для сетей – процессов в работах.

В качестве математического обеспечения системы используется иерархическая модель угольной шахты на сетях Петри.

Список использованной литературы

1. Гринько Н. К., Архипов Н. А. Повышение технического уровня угольной промышленности.- М.:Недра, 1991. 222 с.
2. Алферов М. В. Разработка алгоритмов комплексного анализа деятельности угольных предприятий с применением метода нейронных сетей: Автореф. диc. канд. техн. наук.- Кемерово: Институт Угля и углехимии Со РАН. 2004. 21 с.
3. Мурата Т. Сети Петри: свойства, анализ, приложения// Труды ТИИЭР. 1989. т.77. № 4. С. 41-85.