автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Информационная технология поддержки принятия решений для оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ

На правах рукописи

Сапожников Станислав Игоревич

УДК 622.23:681.3

Информационная технология поддержки принятия решений для оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ

Специальность 05.13.01 - «Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

003469848

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный горный университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Потресов Дмитрий Кириллович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Решетников Валерий Николаевич доктор технических наук, профессор Певзнер Леонид Давидович

Ведущее предприятие

Федеральное государственное унитарное предприятие «Гипроуглеавтоматизация»

Защита состоится 9 июня 2009 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.128.07 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский пр-т, д.6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан 7 мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доцент, доктор технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Дробление горных пород взрывом является кратковременным динамическим процессом, зависящим от большого количества факторов, определяемых как свойствами горных пород, так и параметрами производства взрывных работ. Связи между этими факторами сложны и неоднозначны. Теоретическое и экспериментальное изучение данного процесса сильно затруднено, поэтому в практике взрывных работ повсеместно используются эмпирические закономерности, связывающие исходные условия, взрывания с результатом взрыва без рассмотрения взрывных процессов в горных породах.

Алгоритм вычислений в традиционном подходе к расчёту параметров производства разрушения горных пород взрывом является последовательным. В нём отсутствует возможность оптимизации или задания желаемых значений параметров, так как каждый последующий шаг использует результаты вычислений предыдущих шагов. Полученные данным подходом значения параметров часто приводят к неоптимальным результатам взрывных работ.

С точки зрения системного анализа результат взрывных работ может быть рассмотрен как сложная система взаимосвязанных моделей прогнозирования технико-экономических показателей, изучение взаимного влияния которых до сих пор не проводилось. Поэтому в данном исследовании предлагается новый подход, основанный на анализе системы взаимосвязей между технико-экономическими показателями взрывных работ.

Объектом исследования служат технико-экономические показатели взрывных работ на карьерах.

Предметом исследования является система взаимосвязей между технико-экономическими показателями взрывных работ.

Цель исследования заключается в повышении качества процесса разрушения горных пород на карьерах взрывом за счёт оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ.

Идеей данной работы является выявление взаимосвязей между технико-экономическими показателями взрывных работ и качеством процесса

разрушения горных пород и построение на их основе оптимизационной модели прогнозирования результатов взрыва.

Задачи исследования. Исходя из цели и идеи исследования были поставлены и решены следующие задачи:

а) анализ системы взаимосвязей между технико-экономическими показателями взрывных работ и качеством процесса разрушения горных пород взрывом и выявление существенных показателей;

б) исследование и разработка комплекса моделей прогнозирования существенных технико-экономических показателей взрывных работ;

в) исследование и разработка комплекса критериев оптимальности для оценки качества процесса разрушения горных пород на карьерах взрывом;

г) постановка задачи многокритериальной оптимизации существенных технико-экономических показателей взрывных работ, исследование и выбор методов её решения;

д) исследование и разработка информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений, обеспечивающей результаты, оптимальные с точки зрения существенных технико-экономических показателей взрывных работ;

е) разработка программного обеспечения и апробация информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений для

. оптимизации существенных технико-экономических показателей взрывных работ.

Методы исследования включают системный анализ, математическое моделирование, теорию принятия решений, теорию управления, численные методы, методы оптимизации, исследования операций, экспертных оценок, математической статистики, объектно-ориентированного анализа и проектирования.

Анализ исследований и разработок в области оптимизации показателей качества взрывных работ показывает, что смежным с ней научным направлениям посвящено значительное количество работ. Вопросы теории управления и системного анализа нашли широкое отражение в трудах видных

отечественных и зарубежных учёных В.В. Солодовникова, A.A. Фельдбаума, H.H. Моисеева, Р. Беллмана, Р. Калмана, Н.И. Федупец, Д.К. Потресова, Л.Д. Певзнера и др. Большой вклад в развитие методов оптимизации внесли учёные Г.С. Поспелов, Р.Л. Кини, X. Райфа, О.И. Ларичев, И.Г. Поспелов, В.Н. Решетников, A.B. Лотов и др. Созданию и развитию теории и практики построения систем поддержки принятия решений посвящены работы ДА. Поспелова, М.С. Скотта Мортона, Г. Дэвиса, Э.В. Попова, В.Н. Вагина,

A.A. Башлыкова и др. Существенный вклад в развитие теории и практики открытой горной разработки и разрушения горных пород взрывом внесли

B.В. Ржевский, Б.Н. Кутузов, В.А. Белив, Г.Г. Каркашадзе, H.H. Беляков и др.

Из анализа исследований и разработок становится очевидно, что направлению оптимизации параметров производства разрушения горных пород взрывом посвящено немного работ. В этих работах не выполняется многокритериальная оптимизация показателей качества взрывных работ, практически отсутствует информационная поддержка принятия решений, а математические модели в большинстве коммерческих продуктов являются закрытыми. Для зарубежных разработок дополнительными недостатками являются их высокая стоимость, частое отсутствие локализованных версий программного обеспечения, игнорирование отечественного опыта проектирования буровзрывных работ (БВР), несоответствие требованиям отечественных нормативных документов.

Исходя из вышеизложенного, можно утверждать, что данное исследование является актуальным, целесообразным, предлагает новый подход к расчёту параметров производства разрушения горных пород взрывом и развивает специальный математический аппарат методов многокритериальной оптимизации и поддержки принятия решений.

Основные научные положения, выносимые па защиту, и их новизна: а) на основе системного анализа выявлены три наиболее существенных технико-экономических показателя взрывных работ: средний размер куска, ширина развала горной массы и расстояние безопасного удаления для объектов;

б) разработанные комплексы моделей прогнозирования существенных технико-экономических показателей взрывных работ и критериев оптимальности позволяют оценивать качество процесса разрушения горных пород;

в) разработанные методы и алгоритмы информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений позволяют находить параметры производства разрушения горных пород взрывом, оптимальные с точки зрения существенных технико-экономических показателей взрывных работ;

г) выполненная модернизация метода достижимых целей позволяет более эффективно применять его в задачах с непрерывными шкалами критериев, выраженных многоэкстремальными функциями, и ограничивать субъективное участие ЛПР в процессе решения.

Научная значимость диссертации заключается в выявлении существенных технико-экономических показателей взрывных работ, формировании комплекса моделей их прогнозирования и разработке новых методов и алгоритмов поддержки принятия многокритериальных решений для нахождения оптимальных параметров производства разрушения горных пород взрывом.

Практическая значимость исследования состоит в разработке информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений, позволяющей повышать качество процесса разрушения горных пород за счёт оптимизации существенных технико-экономических показателей взрывных работ.

Достоверность результатов, полученных в диссертации, подтверждается корректным использованием системного анализа, численных методов, методов математического моделирования, исследования операций, экспертных оценок, математической статистики, теории принятия решений, а также положительными результатами апробации и внедрения разработанного автором программного обеспечения информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений для оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ.

Реализация и внедрение результатов. Разработанное программное обеспечение информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений для оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ используется в производственной практике Ассоциации «Союзвзрывпром» и ЗАО «Взрывинвест», а также включено в процесс составления типовых проектов БВР кафедры ВД МГГУ. Предложенные в работе методы и алгоритмы используются в методической практике кафедр АСУ и ВД МГТУ.

Апробация. Основные результаты диссертации и ее отдельные положения докладывались на семинарах кафедры АСУ МГГУ, международных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2005-2008 гг.) и 8-й Всероссийской научной конференции «Краевые задачи и математическое моделирование» (Новокузнецк, 2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 7 из них в ведущих рецензируемых изданиях из перечня ВАК.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 186 наименований, содержит 26 рисунков и 16 таблиц.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Потресову Д.К., зав. каф. АСУ МГГУ, д.т.н.,. проф. ФедунецН.И., консультантам в области горного дела д.т.н., проф. Белину В.А. и д.т.н., проф. Каркашадзе Г.Г., профессорско-преподавательскому составу кафедры АСУ МГГУ, а также к.т.н., доц. Башлыкову A.A.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Первая глава диссертации посвящена анализу производственного процесса разрушения горных пород на карьерах взрывом. В рамках диссертационного исследования рассматривается проведение взрывных работ на карьерах скальных и полускальных пород со значением коэффициента крепости / по классификации проф. М.М. Протодьяконова до 18 включительно методом вертикальных сплошных скважинных зарядов с использованием порядных схем короткозамедленного взрывания (КЗВ).

Процесс проектирования взрыва заключается в том, чтобы, опираясь на исходные горно-геологические и технико-технологические данные, произвести расчет параметров производства разрушения горных пород. Эти параметры влияют друг на друга, причём часто в противоположных направлениях, и не могут выбираться независимо.

При определении параметров производства разрушения горных пород взрывом возникают противоречия, связанные с желанием достичь высоких значений всех показателей взрывных работ. В традиционном подходе к расчёту параметров производства разрушения горных пород взрывом, как правило, останавливаются на первом решении, удовлетворяющем ограничениям условий проведения БВР, не выполняя анализа других вариантов проведения взрыва, которые, хоть и могут привести к экономически более эффективным результатам, но требуют значительно больших временных затрат. В традиционном подходе алгоритм вычисления параметров является последовательным, в нём отсутствует возможность оптимизации или задания желаемых значений какого-либо из параметров, так как каждый последующий шаг использует результаты вычислений предыдущих шагов. Формулы, используемые для расчётов, являются эмпирическими и часто требуют согласования методом подбора. Подбор осуществляется на основании опыта инженерно-технического персонала, поэтому подобранные значения часто не обеспечивают оптимальных величин технико-экономических показателей взрывных работ, что приводит в результате к ухудшению качества выходного продукта и снижению производительности оборудования.

Очевидно, что в рамках традиционного подхода решение многовариантной и многокритериальной задачи нахождения оптимальных параметров производства разрушения горных пород взрывом представляется невозможным. Поэтому в данной диссертационной работе был предложен новый подход, позволяющий производить поиск решений в пространстве технико-экономических показателей результата взрывных работ.

Сначала вводятся исходные данные. После этого формируется множество наборов значений технико-экономических показателей, достижимых в условиях проведения взрыва. Для этого используются модели прогнозирования

технико-экономических показателей взрывных работ и некоторые эмпирические зависимости традиционного подхода. На следующем шаге лицу, принимающему решение (ЛПР), в наглядном виде представляется информация о возможных результатах проведения взрывов с различными параметрами. ЛПР просят указать, какой набор значений технико-экономических показателей взрывных работ с точки зрения условий проведения взрыва является оптимальным, после чего решение, приводящее к выбранному результату, генерируется автоматически.

Таким образом, в рамках предлагаемого подхода выполняется моделирование физически невыполняемого, но практически осуществимого взрыва с целью повышения качества процесса разрушения горных пород взрывом при подготовке горных пород к выемке за счёт нахождения значений варьируемых параметров, приводящих к оптимальным результатам взрывных работ.

По результатам анализа исследований и разработок в области оптимизации показателей качества взрывных работ было установлено, что предлагаемый подход отличается следующими преимуществами:

а) позволяет производить многокритериальный поиск решений в пространстве технико-экономических показателей результата взрывных работ;

б) включает развитые средства информационной поддержки принятия решений;

в) использует открытые модели расчёта БВР, соответствующие действующим отечественным нормативным документам, опьпу и специфике российских предприятий горнодобывающей промышленности;

г) не требует от ЛПР специальных знаний и навыков, отличных от применяемых в области БВР.

Для оценки качества процесса разрушения горных пород взрывом в данной работе используются критерии оптимальности, которые отражают степень соответствия прогнозируемых значений технико-экономических показателей взрывных работ ожидаемым результатам.

В ходе исследования была выделена группа наиболее важных, существенных показателей, в наибольшей степени влияющих на качество взрывных работ. Для этого из общего перечня технико-экономических показателей взрывных работ типового проекта (табл. 1, столбец 1) сначала был исключён объём взорванной массы, так как этот показатель является проектным (столбец 4), входит в исходные данные для проектирования БВР и, следовательно, не требует оптимизации.

Фактический удельный расход взрывчатого вещества (ВВ), завышение подошвы, показатели по выходу фракций разного размера и величина зарядов на вторичное дробление могут быть определены только после производства взрыва или же не могут быть спрогнозированы с достаточной точностью (столбец 5). Таким образом, в группу показателей, прошедших предварительный отбор, попадают показатели, отмеченные «галочкой» в столбце 6 табл. 1.

Показатели полученной группы были проранжированы по степени их влияния на качество взрывных работ. Для этого был применён метод одновременного ранжирования с учётом компетентности экспертов, позволяющий избежать проблем, часто возникающих при использовании других методов экспертных оценок и связанных с несогласованностью мнений экспертов и необходимостью проведения повторных опросов.

В ходе исследования было опрошено 10 экспертов, имеющих значительные знания и опыт в области БВР. Каждому эксперту было предложено заполнить опросную анкету, содержащую поля для указания информации о факторах компетентности респондента и таблицу ранжирования технико-экономических показателей по степени их влияния на качество взрывных работ. Результаты опроса экспертов представлены в столбце 7 табл. 1.

Для сокращения количества существенных показателей пороговая величина X функции отбора была принята равной 0,75. В результате в группу существенных технико-экономических показателей были отобраны: средний размер куска, ширина развала горной массы и расстояние безопасного удаления для объектов (столбец 8).

Таблица 1

Технико-экономические показатели взрывных работ

№ Наименование Ед. изм. Исх. данные После взрыва Пред-вар, отбор Оценка Отбор по*

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Объём взорванной горной массы м^ ✓ X X X X

2 Выход горной массы с 1 м скважины м^ X X 0,62 X

3 Общая величина зарядов кг X х 0,56 X

4 Расчётный удельный расход ВВ кг/м3 X X 0,69 X

5 Фактический удельный расход ВВ кг/м"1 X А X X X

6 Ширина развала горной массы м X X ✓ 0,78 ✓

7 Завышение подошвы уступа м X ✓ X X X

8 Средний размер куска м X X ✓ 0,93 ✓

9 Выход фракции +500 мм % X ✓ X X X

10 Выход фракции +1000 мм % X X X X

11 Выход негабарита % X X ✓ 0,73 X

12 Выход мелочи % X X 0,62 X

13 Масса ВВ на вторичное дробление кг X ✓ X X X

14 Расстояние безопасного удаления для объектов м X X ✓ 0,77 ✓

Таким образом, в первой главе выполнен анализ предметной области взрывных работ на карьерах, выявлены существенные технико-экономические показатели, в наибольшей степени определяющие качество процесса

разрушения горных пород, приведён обзор ранее выполненных исследований и разработок.

Во второй главе рассматриваются математические модели технико-экономических показателей разрушения горных пород на карьерах взрывом. В основу комплекса моделей прогнозирования существенных технико-экономических показателей были заложены формулы и подходы, хорошо зарекомендовавшие себя при прогнозировании результатов взрывных работ, но, в силу их нелинейности, ранее практически не использовавшиеся для нахождения оптимальных параметров производства разрушения горных пород. Использование нелинейных функциональных зависимостей сильно затрудняет их анализ, но способно существенно повысить точность прогнозирования, поэтому в диссертации выполнено развитие метода достижимых целей (МДЦ) на случай многоэкстремальных критериальных функций.

Согласно методике Рубцова-Кутузова средний размер куска г (м) вычисляется по следующей функциональной зависимости:

5

1 ( 0,13-р-У/-(0,6+ 0,33

£\1хр>а>°)-~^' --

2 V Я»

где / — коэффициент крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова;

ц - степень трещиноватости массива;

р - плотность взрываемых пород, т/м3;

квв — переводной коэффициент от эталонного ВВ (аммонита 6ЖВ) к используемому ВВ;

с! - диаметр скважины, см;

а - расстояние между скважинами в ряду, м;

Ь - расстояние между рядами скважин, м;

1зар - длина заряда в скважине, м;

Чуд ~ удельный расход ВВ, кг/м3;

аг - среднеквадратическое отклонение (СКО) для степени дробления, определяемое по формуле

где кас - коэффициент, равный 1/15.

±ас{в), 0)

Значение ширины развала горной массы после взрыва В (м) может быть спрогнозировано по следующей расчётной формуле:

В(1эар,а,Ь,т) = К3-В0 + (П-1)-Ь±ств(В), (3)

где К, - коэффициент дальности отброса взорванной породы;

В0 - прогнозируемая ширина развала при однорядном мгновенном

взрывании, м; и - число рядов скважин; г - величина интервала замедления при КЗВ, мс; ов — СКО для ширины развала горной массы, определяемое по формуле

(Ув{В)^каВВ, (4)

где ксВ - коэффициент, равный 1/20.

В соответствии с требованиями безопасности при взрывных работах расстояние безопасного удаления для объектов Л? (м) рассчитывается по следующей формуле:

ЩагЛ = 1250-^ . Ы—.~ -аК(Щ, (5)

V 1 + ^заб а

где г\заб - коэффициент заполнения скважины забойкой; Цзар — коэффициент заполнения скважины ВВ; ¿1 — диаметр скважины, м;

Од — СКО для безопасного удаления для объектов, определяемое по формуле

еАЮ^к^Я, (6)

где ксК - коэффициент, равный 1/15.

Для оценки результатов решений на моделях существенных технико-экономических показателей был введён комплекс критериев оптимальности.

Оценка среднего размера куска. В общем случае средний размер куска взорванной породы, исходя из производительности дальнейших процессов, должен быть минимальным и вместе с тем не приводить к переизмельчению породы, так как это резко повышает затраты на БВР, увеличивает себестоимость продукции, часто ухудшает качество полезного ископаемого.

Поэтому для оценки среднего размера куска был принят следующий критерий оптимальности:

со

где е - подвергаемый оценке средний размер куска, м [см. (1)]; е* - требуемый средний размер куска, м.

Отклонение прогнозируемого среднего размера куска от требуемого значения должно бьггь минимальным:

Уе{1зар,а,Ь)^тшп. (8)

Оценка ширины развала горной массы. Ширина развала горной массы должна быть минимальной в ограничениях, накладываемых характеристиками применяемой экскаваторной техники, поэтому для оценки ширины развала горной массы после взрыва была использована следующая критериальная функция:

(9)

где В - подвергаемая оценке ширина развала горной массы, м [см. (3)]; ~ коэффициент, определяемый по формуле

й1, ВЛ- <■»>

(оо, В<В ,

где В* — наименьшее допустимое значение ширины развала горной массы, определяемое используемым оборудованием, м. Кси-функция принимает заведомо неоптимальное значение, если ширина развала меньше допустимой. Критерий^ минимизируется:

З'гС^.а^Д)^™- (И)

Оценка расстояния безопасного удаления. Безопасные удаления должны быть минимальными и заведомо не принимать значения, больше заданных, чаще всего определяемых расположением важных стационарных объектов вблизи от места проведения взрывных работ, поэтому критерий оптимальности для оценки расстояния безопасного удаления для объектов представлен следующей функцией:

где Я - подвергаемое оценке безопасное расстояние, м [см. (5)]; - коэффициент, определяемый по формуле

_ [1, я<я'

[оо, Я>Я ,

где Я - наибольшее безопасное расстояние для объектов, допустимое условиями проведения взрывных работ, м. Кси-функция & принимает заведомо неоптимальное значение, если прогнозируемое расстояние безопасного удаления превышает заданное. Критерий^ минимизируется:

Уя(!зч,,а)-*тш. (14)

В соответствии с требованиями к проведению взрывных работ, оптимальные значения по критериям должны быть достигнуты при соблюдении следующей общей системы ограничений:

а <Ь6,

Ж ■ <Ъ<ТУ

"гаш — "птах»

(15)

Штях<1зар<Н-Ы, ге[ 0;80] где <1 - диаметр скважины, м;

Ь6 - ширина взрываемого блока, м;

1¥т(„ — минимальная линия сопротивления по подошве, м;

наибольшая линия сопротивления по подошве, м; Я - высота уступа, м;

к - коэффициент, зависящий от используемого бурового оборудования.

Анализ корреляции между критериями (табл. 2) показал, что критерии можно рассматривать как независимые.

Таблица 2

Корреляция между критериями по Пирсону

Ув

уе 0,304 -0,259

Ув 0,304 - -0,479

Уя -0,259 -0,479 -

На основании разработанного комплекса критериев была выполнена математическая постановка задачи оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ на карьерах. Как видно из (1), (3) и (5), в задаче присутствуют четыре варьируемых параметра, которые образуют пространство решений W, определённое на четырёхмерном линейном пространстве действительных чисел R4:

W = {Xt = (/^,аДг)еД4}; l^a^zeR- * = 1,2..........(16)

На W накладывается общая система ограничений (15), образующая области допустимых значений Яа, Qb, Q[iap и Qr варьируемых параметров а, Ь, hap И Т.

I б£2, , oefl , beSJ,, reil . гл*г\

зар 1зар' а' Ъ- г (17)

Тогда, с учётом (16) и (17), множество допустимых решений X может быть записано в следующем виде:

X = {X4eW: i^eQ, аепа, ber6Qr}, q = 1,2,... .

Так как в задаче принято три критерия оптимальности, то совокупность критериев Yq, характеризующих качество решения Xq, является трёхмерным вектором, определённым в трёхмерном линейном пространстве вещественных чисел R\ Связь между решениями и значениями критериев устанавливается отображением F, действующим из пространства допустимых решений X в критериальное пространство Л3:

F:X->YqR\

Таким образом, с учётом (7), (9) и (12) множество достижимости Y в критериальном пространстве R3 может быть задано следующим образом: Y = {Yq=(ye,yB,yR)qeR3},q = l,2,....

Исходя из (8), (11) и (14) нахождение оптимального критериального вектора основывается на учёте предпочтений ЛПР, определяемых в критериальном пространстве доминированием по Парето и задаваемых бинарным отношением строгого порядка

У*У,

Таким образом, во второй главе рассмотрены модели прогнозирования существенных технико-экономических показателей взрывных работ, разработан комплекс критериев оценки качества процесса разрушения горных пород и приведена математическая постановка задачи многокритериальной оптимизации, характеризуемой следующими особенностями критериальных функций:

а) множества аргументов критериальных функций пересекаются;

б) анализу подвергаются критерии, выраженные математическими функциями и формирующие невыпуклые множества достижимых целей;

в) функции критериев задачи не отвечают условиям унимодальности.

В третьей главе рассматриваются методы решения поставленной оптимизационной задачи. В диссертации выполнен анализ наиболее распространённых методов многокритериальной оптимизации с использованием классификации методов по роли ЛПР.

В результате анализа было установлено, что для решения задач исследования наиболее рационально использовать итеративный метод достижимых целей, в котором решение принимается на основе визуального анализа взаимозависимостей между достижимыми значениями критериев. Тогда задача оптимизации сводится к выбору компромиссно-оптимального критериального вектора из множества Парето-оптимальных Р(У), образующих эффективную границу множества. Точка у0 принадлежит множеству Р(У), если пересечение множества 7 и множества всех точек лучших чем у0, пусто: Го = {уоеГ:Г-(уо)пГ = 0},у-(уо) = {уеГ:у<уо,у*уо}. (18)

МДП обладает следующими особенностями, препятствующими его применению для решения задач исследования без внесения модификаций:

а) наиболее вышрышным случаем применения классического МДЦ является решение задач многокритериальной оптимизации с фиксированным количеством стратегий;

б) метод крайне субъективен.

На основе развития МДЦ разработана информационная технология под держки принятия многокритериальных решений для оптимизации технико-

экономических показателей взрывных работ, блок-схема общего алгоритма которой представлена на рис. 1, б. После выполнения предварительных блоков 1 и 2 в блоке 3 строятся карты решений метода достижимых целей для каждого из критериев (рис. 2).

В качестве стратегий используются классы целей, выявляемые путём анализа функции третьего критерия, не рассматриваемого в текущем графике кривых объективного замещения.

Для анализа критериальных функций применён комплексный метод, который состоит в следующем. При формировании множества достижимых целей сначала выполняется разбиение функции анализируемого критерия на гиперплоскости. Для каждого параметра производства взрыва методом Монте-Карло формируется подмножество его значений. Количество разбиений определяется СКО для конкретного критерия. В совокупности при проецировании на критериальное пространство эти множества образуют множества гиперплоскостей (блок 2).

Полученные гиперплоскости рассматриваются как выпуклые. Для повышения репрезентативности множества экспериментов в каждой из полученных гиперплоскостей с помощью градиентного метода находится минимум (блок 4). Следует отметить, что если для конкретной гиперплоскости допущение о её выпуклости не соответствует действительности, то это приводит к нахождению не глобального экстремума гиперплоскости, а локального экстремума (горба), но, учитывая малые размеры гиперплоскости и погрешность вычислений по эмпирическим моделям, данной ошибкой можно пренебречь.

Полученное множество минимумов по гиперплоскостям сортируется и его элементы объединяются в классы целей. Количество классов определяется как величина, обратно пропорциональная коэффициенту функции СКО по данному критерию. Для каждого класса целей строится область множества достижимых целей для двух других критериев (блок 9). Наложение друг на друга областей, соответствующих различным классам целей, образует карту решений (блок 11).

Не осуществлять поддержку ШР

X

Т

_?_

I

Информационная поддержка ЛПР

_I_

1

Ранжирование Критерий*

Визуально* вначение уступок я карте решении

Решение ид»т методом уступок

ресчвт параметров производства езрьгеа

Минимальное участие ЛПР

(^НАЧАЛО^)

I сформирмамют

КОНЕЦ

Рис. 1. Сценарий ограничения субъективного участия ЛПР (а) и блок-схема общего алгоритма информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений (б)

НАЧАЛО

Рис. 2. Блок-схема алгоритма построения карт решений

Описанный комплексный метод позволяет применять МДЦ в задачах с непрерывными шкалами критериев, выраженных многомерными многоэкстремальными функциями.

Далее осуществляется нахождение оптимальной цели (рис. 1, б, блок 4), после чего выполняется формирование решения (блок 5) и вывод его на экран ЭВМ (блок 6). В МДЦ выбор единственного решения из множества недоминируемых достижимых целей полностью основывается на предпочтениях ЛПР. Такой субъективизм приводит к тому, что ЛПР, чувствуя всю ответственность за принятие решения на себе, затрудняется в выборе и в итоге принимает нерациональное решение. Поэтому для нахождения оптимальной цели в диссертации разработан сценарий ограничения субъективного участия ЛПР (рис. 1, а).

ЛПР может решать задачу тремя способами:

а) традиционный подход МДЦ;

б) сведение задачи к однокритериальной;

в) итеративная процедура поддержки принятия решений (ППР).

В традиционном подходе МДЦ на основании информации карты решений ЛПР выбирает наиболее оптимальную с его позиций критериальную точку.

Способ сведения задачи к однокритериальной реализован с помощью целевого подхода. Пусть ЛПР задал некоторую идеальную целевую точку ^о = (УсО'Уво'Уш>)- В качестве метрики p{Yb Y0), оценивающей расстояние между идеальной точкой и текущей анализируемой точкой Yi = {Уа,Уы->Уы)> используется сумма модулей отклонений элементов Г/ от Y0, приведённых к соответствующему элементу Го:

p(Y.,Y)Jye0'y^ I | i^RQ -^ml

УеО Уво У*О

Решение Yh для которого расстояние p(Yh 70) принимает наименьшее значение, признаётся лучшим, поэтому решающее правило принимает вид

= min.

Для итеративной процедуры ППР предложено использовать подход, сочетающий идеи МДЦ, метода уступок и модификации метода STEM Лаукса.

18

Блок-схема предлагаемой процедуры представлена на рис. 3. На первом шаге (блок 1) ЛПР предлагается проранжировать критерии по степени важности, например, следующим образом:

а) безопасные расстояния для объектов;

б) средний размер куска;

в) ширина развала горной массы.

Далее (блок 2) задача решается методом основного критерия -комплексным методом исследования функций находится оптимальное решение по наиболее важному критерию (в данном случае — безопасным расстояниям).

Если найдено более одного решения (блок 3), то из них выделяется решение, оптимальное для второго по важности критерия, среднего размера куска (блок 4). Если снова найдено более одного решения (блок 5), то оптимум ищется и по третьему критерию, ширине развала горной массы (блок 6). В блоке 7 на экран ЭВМ выводится карта решений для первого критерия с обозначением полученного оптимального решения (рис. 4, а).

Если ЛПР устраивает решение (блок 8), то процедура завершается (блок 21), в противном случае ЛПР предлагается в визуальной форме задать уступки по первому критерию (блок 9). Далее выполняется нахождение оптимального решения по второму критерию с учётом ограничений, наложенных на первый критерий (блок 10). Если найдено несколько решений (блок 11), то выполняется оптимизация по третьему критерию (блок 12). В блоке 13 на экран ЭВМ выводится карта решений для новой оптимальной точки (рис. 4, б). Аналогичным образом последовательно рассматриваются все критерии оптимальности. На каждом шаге ЛПР может в визуальной форме изменять уступки по произвольным критериям (рис. 4, в).

Описанная процедура позволяет избежать основных недостатков метода уступок и модификации Лаукса - ненаглядности и отсутствия адаптации к анализу многоэкстремальных функций.

Таким образом, в третьей главе разработаны методы и алгоритмы информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений для оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ.

Рис. 3. Блок-схема итеративной процедуры поддержки принятия решений

ширим развала п

Рис. 4. Итеративная процедура поддержки принятия решений

Четвёртая глава посвящена апробации результатов диссертационного исследования. С использованием объектно-ориентированного подхода на базе модульной архитектуры (рис. 5) разработано программное обеспечение информационной системы поддержки принятия многокритериальных решений для оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ.

Максимальная ошибка при проверке адекватности математических моделей составила 6,96 %, что более чем в два раза ниже ошибки прогнозирования исходных моделей. При оценке эффективности оптимизации был получен результат лучше исходного по показателям среднего размера куска и ширины развала горной массы на 25 % и хуже по безопасному удалению для объектов всего на 8 %, что показывает гибкие возможности разработанной информационной технологии по поиску компромиссно-оптимальных решений.

Использование разработанного программного обеспечения для решения производственных задач Ассоциации «Союзвзрывпром» и ЗАО «Взрывинвест» показало широкие возможности предложенной информационной технологии по повышению качества взрывных работ и обеспечило снижение затрат на проведение БВР на 10-15%.

Рис. 5. Архитектура программного обеспечения информационной технологии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе представлено теоретическое и практическое решение актуальной научной задачи повышения качества процесса разрушения горных пород взрывом за счёт оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ на карьерах, основанное на применении современных методов компьютерного моделирования, многокритериальной оптимизации и поддержки принятия решений. Результаты диссертации важны как для теории и практики построения систем многокритериальной оптимизации и поддержки принятия решений, так и для области взрывных работ на карьерах. Предложенные в работе алгоритмы легко адаптируемы для широкого спектра многокритериальных задач.

В результате диссертационного исследования были получены следующие основные научные и практические результаты:

а) на основе исследования взаимного влияния показателей взрыва и качества процесса разрушения горных пород выявлены существенные технико-экономические показатели взрывных работ;

б) разработаны комплексы моделей прогнозирования существенных технико-экономических показателей взрыва и критериев оптимальности для оценки качества процесса разрушения горных пород на карьерах взрывом;

в) разработаны методы и алгоритмы информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений для оптимизации существенных технико-экономических показателей взрывных работ на карьерах;

г) произведена модернизация метода достижимых целей для его развития на случай непрерывных шкал критериев, выраженных многоэкстремальными функциями, и ограничения субъективного участия ЛПР в процессе решения;

д) предложен и реализован в виде программного обеспечения новый подход к расчёту параметров производства разрушения горных пород на карьерах взрывом;

е) практическое использование разработанной информационной технологии на промышленных предприятиях показало её широкие возможности по повышению качества взрывных работ и обеспечило снижение затрат на проведение БВР на 10-15%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Потресов Д.К., Белин В.А., Сапожников С.И. Виртуальное моделирование взрывных работ на карьере // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГТУ. - 2005. - № 5. - С. 165-169.

2. Сапожников С.И. Виртуальное моделирование взрывных работ на карьере // Сб. науч. тр. студ. магистр. Ml'l У. Вып. 6 / Под ред. д. чл. РАЕН, докт. техн. наук, проф. Б.И. Федунца. - М.: МГГУ. - 2006. - С. 363-367.

3. Сапожников С.И. Методы и алгоритмы виртуального моделирования взрывных работ па карьере II Сб. науч. тр. студ. магистр. МГГУ. Вып. 6 / Под ред. д. чл. РАЕН, докт. техн. наук, проф. Б.И. Федунца. - М.: МГГУ. -2006.-С. 367-373.

4. Потресов Д.К., Сапожников С.И. Развитие метода достижимых целей на случай непрерывных шкал критериев П Горный информационно-аналитический бюллетень. -М.: МГГУ. - 2006. - № 8. - С. 229-237.

5. Потресов Д.К., Сапожников С.И. Информационная поддержка принятия многокритериальных решений в задачах с функциями от многих переменных на примере взрывных работ // Краевые задачи и математическое моделирование: Сб. тр. 8-й Всероссийской науч. конф. / под общ. ред. В.О. Каледина. - Новокузнецк: НФИ КемГУ. - 2006. - Т. 2. -С. 85-92.

6. Потресов Д.К., Сапожников С.И. Математическая модель снижения субъективизма метода достижимых целей для решения задач горной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. -М.: МГГУ.-2007.10.-С. 185-193.

7. Потресов Д.К., Сапожников С.И. Многокритериальная оптимизация показателей взрывных работ на карьере // Программные продукты и системы. - Тверь: МНИИПУ. - 2007. -№ 1 (77). - С. 14-18.

8. Потресов Д.К., Белин В.А., Сапожников С.И. Детерминированные методы и алгоритмы многокритериального прогноза качества взрывных работ на карьере // Взрывное дело. - Отд. вып. Горного информационно-аналитического бюллетеня. - М.: МГГУ. - 2007. - №ОВ7. - С. 139-146.

9. Сапожников С.И. Обоснование выбора ключевых технико-экономических показателей взрывных работ методом экспертных оценок Н Информатизация и управление-2. — Отд. вып. Горного информационно-аналитического бюллетеня. - М.: МГГУ. - 2008. - № ОВЮ. - С. 177-183.

10. Сапожников С.И. Экспертный выбор ключевых показателей взрывных работ на карьерах // Программные продукты и системы. — Тверь: МНИИПУ. - 2008. - № 3 (83). - С. 21-23.

Подписано в печать 27.04.2009 Формат 60x90/16

Объем 1 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ №

Отдел печати МГГУ, Москва, Ленинский проспект, 6

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД НА КАРЬЕРАХ ВЗРЫВОМ.

1.1 Разрушение горных пород взрывом как производственный процесс открытой» горной разработки.13^

1.1.1 Производственные процессы открытой горной разработки.

1.1.2 Подготовка горных пород к выемке буровзрывным способом.

1.1.3 Расчёт параметров производства разрушения горных пород на карьерах взрывом.

1.2 Анализ работ в области автоматизации проектирования буровзрывных работ с точки зрения подходов к оптимизации качества процесса разрушения горных пород взрывом.

1.2.1 Классификация и обзор работ в области автоматизации проектирования буровзрывных работ.

1.2.2 Результаты анализа теоретических исследований и практических разработок.

1.3 Существенные технико-экономические показатели взрывных работ.

1.3.1 Технико-экономические показатели взрывных работ.

1.3.2 Методика ранжирования технико-экономических показателей взрывных работ на карьерах.

1.3.3 Анализ результатов опроса экспертов.

1.4 Цели и задачи исследования.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРАХ.

2.1 Комплекс моделей прогнозирования существенных технико-экономических показателей взрывных работ на карьерах.

2.1.1 Математическая модель прогнозирования среднего размера куска.

2.1.2 Математическая модель прогнозирования ширины развала горной массы после i взрыва.

2.1.3 Математическая модель расчёта расстояния безопасного удаления для объектов

2.2 Комплекс критериев оптимальности для оценки качества процесса разрушения горных пород на карьерах взрывом. i 2.2.1 Критерий оценки среднего размера куска.

3 2.2.2 Критерий оценки ширины развала горной массы.

2.2.3 Критерий оценки расстояния безопасного удаления для объектов.

2.2.4 Общая система ограничений.;.

2.2.5 Анализ критериальных функций.

2.3 Многокритериальная оптимизация технико-экономических показателей разрушения горных пород на карьерах взрывом.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3 МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ.

3.1 Выбор метода многокритериальной оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ.

3.1.1 Критерии оценки применимости метода многокритериальной оптимизации для решения задач исследования.

3.1.2 Классификация методов многокритериальной оптимизации.

3.1.3 Результаты анализа методов многокритериальной оптимизации на предмет их применимости для решения задач исследования.

3.2 Метод достижимых целей как средство поддержки принятия многокритериальных решений.

3.2.1 Общее описание методики поддержки принятия многокритериальных решений.

3.2.2 Построение карт решений.

3.2.3 Развитие метода достижимых целей на случай непрерывных шкал критериев, выраженных многоэкстремальными функциями.

3.2.4 Уменьшение субъективизма процесса принятия решения.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4 АПРОБАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ

РЕШЕНИЙ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ.

4.1 Программное обеспечение информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений.

4.1.1 Инструментальные средства разработки информационной системы.

4.1.2 Архитектура информационной системы поддержки принятия многокритериальных решений.

4.1.3 Требования к программно-аппаратному обеспечению.

4.2 Оценка эффективности применения методики поддержки принятия многокритериальных решений при проектировании взрывных работ на карьерах.

4.2.1 Критерии оценки информационной технологии поддержки принятия решений.

4.2.2 Контрольный пример производства разрушения горных пород на карьерах взрывом

4.2.3 Результаты оценки эффективности методики.

4.3 Внедрение методики поддержки принятия многокритериальных решений при проектировании взрывных работ на карьерах.

Выводы к главе 4.

Дробление горных пород взрывом является кратковременным динамическим процессом, зависящим от большого количества факторов, определяемых как свойствами горных пород, так и параметрами производства взрывных работ. Связи между этими факторами сложны и неоднозначны. Теоретическое и экспериментальное изучение данного процесса сильно затруднено, поэтому в практике взрывных работ повсеместно используются эмпирические закономерности, связывающие исходные условия взрывания с результатом взрыва без рассмотрения взрывных процессов в горных породах.

Алгоритм вычислений в традиционном подходе к расчёту параметров производства разрушения горных пород взрывом является последовательным. В нём отсутствует возможность оптимизации или задания желаемых значений параметров, так как каждый последующий шаг использует результаты вычислений предыдущих шагов. Полученные данным подходом значения параметров часто приводят к неоптимальным результатам взрывных работ.

С точки зрения системного анализа результат взрывных работ может быть рассмотрен как сложная система взаимосвязанных моделей прогнозирования технико-экономических показателей, изучение взаимного влияния которых до сих пор не проводилось. Поэтому в данном исследовании предлагается новый подход, основанный на анализе системы взаимосвязей между технико-экономическими показателями взрывных работ.

Объектом исследования служат технико-экономические показатели взрывных работ на карьерах.

Предметом исследования является система взаимосвязей между технико-экономическими показателями взрывных работ.

Цель исследования заключается в повышении качества процесса разрушения горных пород на карьерах взрывом за счёт оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ.

Идеей данной работы является выявление взаимосвязей между технико-экономическими показателями взрывных работ и качеством процесса разрушения горных пород и построение на их основе оптимизационной модели прогнозирования! результатов взрыва.

Задачи исследования. Исходя из цели и идеи исследования были поставлены и решены следующие задачи: а) анализ системы взаимосвязей между технико-экономическими показателями взрывных работ и качеством процесса разрушения горных пород взрывом и выявление существенных показателей; б) исследование и разработка комплекса моделей прогнозирования существенных технико-экономических показателей взрывных работ; в) исследование и разработка комплекса критериев оптимальности для оценки качества процесса разрушения горных пород на карьерах взрывом; г) постановка задачи многокритериальной оптимизации существенных технико-экономических показателей взрывных работ, исследование и выбор методов её решения; д) исследование и разработка информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений, обеспечивающей результаты, оптимальные с точки зрения существенных технико-экономических показателей взрывных работ; е) разработка программного обеспечения и апробация информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений для оптимизации существенных технико-экономических показателей взрывных работ.

Методы исследования включают системный анализ, математическое моделирование, теорию принятия решений, теорию управления, численные методы, методы оптимизации, исследования операций, экспертных оценок, математической статистики, объектно-ориентированного анализа* и проектирования.

Анализ исследований и разработок в области оптимизации показателей качества взрывных работ показывает, что смежным с ней научным направлениям посвящено значительное количество работ. Вопросы теории управления и системного анализа нашли широкое отражение в трудах видных отечественных и зарубежных учёных В.В. Солодовникова, А.А. Фельдбаума, Н.Н. Моисеева, Р. Беллмана, Р. Калмана, Н.И. Федунец, Д.К. Потресова, Л.Д. Певзнера и др. Большой вклад в развитие методов оптимизации внесли учёные Г.С. Поспелов, P.JI. Кини, X. Райфа, О.И. Ларичев, И.Г. Поспелов, В.Н. Решетников, А.В. Лотов и др. Созданию и развитию теории и практики построения систем поддержки принятия решений посвящены работы» Д.А. Поспелова, М.С. Скотта Мортона, Г. Дэвиса, Э.В. Попова, В.Н. Вагина,

A.А. Башлыкова и др. Существенный вклад в развитие теории и практики' открытой горной разработки и разрушения горных пород взрывом внесли,

B.В. Ржевский, Б.Н. Кутузов, В.А. Белин, Г.Г. Каркашадзе, Н.Н. Беляков и др.

Из анализа исследований и разработок становится очевидно, что направлению оптимизации параметров производства разрушения горных пород взрывом посвящено немного работ. В этих работах не выполняется многокритериальная оптимизация показателей качества взрывных работ, практически отсутствует информационная поддержка принятия решений; а математические модели в большинстве коммерческих продуктов; являются закрытыми. Для зарубежных разработок дополнительными недостатками являются их. высокая стоимость, частое отсутствие локализованных версий программного обеспечения, игнорирование отечественного опыта-проектирования буровзрывных работ (БВР), несоответствие требованиям отечественных нормативных документов.

Исходя из вышеизложенного, можно утверждать, что данное исследование является актуальным, целесообразным, предлагает новый подход к расчёту параметров производства разрушения горных пород взрывом и развивает специальный математический аппарат методов многокритериальной оптимизации и поддержки принятия решений.

Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна: а) на основе системного анализа выявлены три наиболее существенных технико-экономических показателя взрывных работ: средний размер куска, ширина развала горной массы и расстояние безопасного удаления для объектов; б) разработанные комплексы моделей прогнозирования существенных технико-экономических показателей взрывных работ и критериев оптимальности позволяют оценивать качество процесса разрушения горных пород; в) разработанные методы и алгоритмы информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений позволяют находить параметры производства разрушения горных пород взрывом, оптимальные с точки зрения существенных технико-экономических показателей взрывных работ; г) выполненная модернизация метода достижимых целей позволяет более эффективно применять его в задачах с непрерывными шкалами критериев, выраженных многоэкстремальными функциями, и ограничивать субъективное участие лица, принимающего решение, в процессе решения.

Научная значимость диссертации заключается в выявлении существенных технико-экономических показателей взрывных работ, формировании комплекса моделей их прогнозирования и разработке новых методов и алгоритмов поддержки принятия многокритериальных решений для нахождения оптимальных параметров производства разрушения горных пород взрывом.

Практическая значимость исследования состоит в разработке информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений, позволяющей повышать качество процесса разрушения горных пород за счёт оптимизации существенных технико-экономических показателей взрывных работ.

Достоверность результатов, полученных в диссертации, подтверждается корректным использованием системного анализа, численных методов, методов математического моделирования, исследования операций, экспертных оценок, математической статистики, теории принятия решений, а также положительными результатами апробации и внедрения разработанного автором программного обеспечения информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений для оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ.

Реализация и внедрение результатов. Разработанное программное обеспечение информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений для оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ используется в производственной практике Ассоциации «Союзвзрывпром» и ЗАО «Взрывинвест», а также включено в процесс составления типовых проектов БВР кафедры ВД МГТУ. Предложенные в работе методы и алгоритмы используются в методической практике кафедр АСУ и ВД МГТУ.

Апробация. Основные результаты диссертации и ее отдельные положения докладывались на семинарах кафедры АСУ МГТУ, международных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2005-2008 гг.) и 8-й Всероссийской научной конференции «Краевые задачи и математическое моделирование» (Новокузнецк, 2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том! числе 7 из них в ведущих рецензируемых изданиях из перечня ВАК.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 186 наименований, содержит 26 рисунков и 16 таблиц.

Выводы к главе 4

1 Приведена архитектура программного обеспечения информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений для оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ на карьерах.

2 Выполнена оценка эффективности разработанной информационной технологии, которая показала адекватность математических моделей и широкие возможности информационной технологии по поиску компромиссно-оптимальных решений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повышение эффективности взрывных работ на карьерах остается одной из важнейших проблем горного производства. Технические решения по повышению качества разрушения горных пород взрывом определяют возможности всего горного производства и промышленности j использующей; результаты работы горнодобывающих предприятий.

В диссертационной работе представлено теоретическое и практическое решение актуальной научной задачи повышения качества процесса разрушения горных пород взрывом за счёт оптимизации технико-экономических показателей взрывных работ, основанное на применении современных методов компьютерного моделирования, многокритериальной оптимизации и поддержки принятия решений. Результаты диссертации важны как для теории и практики построения систем многокритериальной оптимизации и поддержки принятия решений, так и для области взрывных работ на карьерах. Предложенные в работе алгоритмы легко адаптируемы для широкого спектра многокритериальных задач. В результате диссертационного исследования были получены следующие основные научные и практические результаты: а) на основе исследования взаимного влияния показателей взрыва и качества процесса разрушения горных пород выявлены существенные технико-экономические показатели взрывных работ; б) разработаны комплексы моделей прогнозирования существенных технико-экономических показателей взрыва и критериев оптимальности для оценки качества процесса разрушения; горных пород на карьерах взрывом; в) разработаны методы и алгоритмы информационной технологии поддержки принятия многокритериальных решений для оптимизации существенных технико-экономических показателей взрывных работ; г) произведена модернизация метода достижимых целей для его развития на случай непрерывных шкал критериев, выраженных многоэкстремальными функциями, и ограничения субъективного участия ЛПР в процессе решения; д) предложен и реализован в виде программного обеспечения новый подход к расчёту параметров производства взрыва; е) практическое использование разработанной информационной технологии на промышленных предприятиях показало её широкие возможности по повышению качества взрывных работ и обеспечило снижение затрат на проведение БВР на 10-15%.

1. Абчук В.А. и др. Справочник по исследованию операций / Под общ. ред. Ф.А. Матвейчука. М.: Воениздат, 1979. - 368 с.

2. Айвазян С.А., Мхитарян B.C. Прикладная статистика и основы эконометрики. Учеб. для вузов. -М.: ЮНИТИ, 1998. 363 с.

3. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования.: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1984. - 248 е., ил.

4. Батищев Д.И. Методы оптимального управления. — M.: Недра, 1987 г. 229 с.

5. Бахвалов JI.A. Моделирование систем: учебное пособие для вузов. — M.: МГГУ, 2006.-295 с.

6. Башкуев Э.Ю. Проектирование взрывных работ в промышленности / Э.Ю. Башкуев, A.M. Бейсебаев, В.Ф. Богацкий и др. — 2-е изд., перераб. и доп. — M.: Недра, 1983.-359 с.

7. Башлыков А.А. Проектирование систем принятия решений в энергетике. — M.: Энергоатомиздат, 1986. — 120 с.

8. Безопасность при взрывных работах: Сборник документов. Серия 13. Выпуск 1 / Колл. авт. 2-е изд., испр. и доп: — М.: ГУП «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002. - 248 с.

9. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. Mi: Наука, 1965 г. - 460 с.

10. Бережная Е.В., Бережной В.И. Математические методы моделирования экономических систем: Учеб. пособие. — 2-е изд., перераб. и доп. — M.: Финансы и статистика, 2005 — 432 с.

11. Бурмистрова Е.Б., Лобанов С.Г. Элементы одномерного математического анализа: Учеб. пособие. М- ГУ ВШЭ, 2002. - 137 с.

12. Вагнер Г. Основы исследования операций. // 3 т. — M.: Мир, 1972-1973.

13. Варущенко С.С. Новое программное обеспечение для- горнодобывающей отрасли // Геопрофи. — М.: Технология ЦД. 2005 г. — № 4. — С. 10-11.

14. Васильев Ф.П. Методы оптимизации. М.: Факториал Пресс, 2002. - 534 с.

15. Вентцель Е.С. Теория, вероятностей: Учеб. для вузов. — 5-е изд., стер. — M.: Высш. шк., 1998. 576 с.16 -Виленкин Н.Я. Метод последовательных приближений. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1968. - 108 с.

16. Волкович В.JI. Методы и алгоритмы автоматизированного проектирования сложных систем управления / В.Л. Волкович, А.Ф. Волошин, Т.М. Горлова и др. Киев: Наук, думка, 1984. - 216 с.

17. Воробьев Н.Н. Числа Фибоначчи. 5-е изд. - М.: Наука, 1984. - 144 с.

18. Вороновкий Г.К. Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности / Г.К. Вороновкий, К.В. Махотило, С.Н. Петрашев, С.А. Сергеев. -X.: ОСНОВА, 1997. 112 с.

19. Временная классификация горных пород по степени трещиноватости в массиве (Применительно к взрывной отбойке на карьерах) // Межведомственная комиссия по взрывному делу. — Инф. вып. №199. М.: ИГД, 1968.-20 с.

20. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. 14-е изд. -М.: Большая медведица, 1998. - 864 с.

21. Геловани В.А. Интеллектуальные системы поддержки принятия решений в нештатных ситуациях с использованием информации о состоянии природной среды / В.А. Геловани, А.А. Башлыков и др. М.: Эдиториал УРСС, 2001.-304 с.

22. Гончаренко С.Н. Методология выбора оптимальной стратегии управления горнорудными предприятиями в структуре компании на различных этапах технологического цикла: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Ml: МГТУ, 2008.-47 с.

23. Горбатов В. А. Фундаментальные основы дискретной математики. Информационная математика. М.: Наука, 1999. - 544 с.

24. Дубов Ю.А., Травкин С.И., Якимец В.Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. — М.: Наука, 1986. — 296 с.

25. Дуброва Т.А. Статистические методы прогнозирования: Учеб. пособие для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 206 с.

26. Единые правила безопасности при взрывных работах (ПБ 13-407-01). — Утверждён 30.01.2001 Госгортехнадзором России. — М.: НПО ОБТ, 2002.

27. Жукова М.Н. Коэволюционный алгоритм решения сложных задач оптимизации: Дисс. . канд. техн. наук. — Красноярск: СибГАУ, 2004. — 124 с.

28. Заморин А.П., Марков А.С. Толковый словарь по вычислительной технике и программированию: Основные термины / Под. общ. ред. М.Р. Шура-Бура. М.: Рус. яз., 1987. - 221 с.31