автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Разработка экспертной системы управления процессами формирования рудопотоков требуемого качества на горно-обогатительных комбинатах

Р Г 5 ОД

ШШСТЕРСТВО НАРОДНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ' КАЗАХСКИЙ ПОЛМТЕШРШШЙ ИНСТИТУТ

на правах рукописи СЕСАР НАПОЛЕОН-МБАРРА ГЕРРЕРО

РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРТНОЙ СШТЕШ ШРАВЛЕШИ ПРОЦЕССАМИ ФОРМИРОВАНИЯ РУДОПОТОНОВ ТРЕБУЕМОГО КАЧЕСТВА НА ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬ!ШХ К0Ш1ШЛХ

Специальность 05.13.13 -Вычислительные машины, комплексы,

сиатеми и сети 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств (в том числе по отраслям)

А В Т О Р Е Ф Б Р А Т

дассвртвщш на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алма-Ата - 1993

- а -

Работа выполнена на кафедре вычислительной техники Казахского политехнического института.

Научные руководители - доктор технических наук,

профессор САРЫЩЗЕКОВ Ж.О.

доктор технических нвук, профессор ЦЕХОВОЙ А.Ф.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор СЫЭДИКОВ Д.И.

- кандидат технических наук, с.Н.с. ИНКГИЯ С.А.

Ведущая организация - Научно-производственное

объединение "СИСТЕМОТЕХНИКА"

Защита диссертации состоится "__"_1993г. в__ч.

на заседании специализированного Совета Д 058.03.02 в Казахском политехническом институте по адресу: 48000)3 , г. Алма-Ата, ул.Сатпаева £2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_"_1993г.

Ученый секретарь

специализированного советаQ Д 058.03.02,к.т.н. .доцент • Б.А.Ченсизбаев

- э -

ОЕ!]ЛЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ!!

Актуальность проблемы. Эволюция компьи-терноЯ технологии достигла уровня,позволяющего ЭВМ протиснуть и область моделирования человеческого мышления при решении задач управления слопшми прспзподствешшми ооъоктами.

Прогрессивная ьотйь искусственного интеллекта - тшньрия ананнй.мозгат объединить иоодшв средства шчнолитолыгой техники с накопленным нрсфэссионалышм опытом экспертов . в одну тооко-эфроктпвнуп интеллектуальную систему (окопергпую), спьсзСюгп» котороД находить зсачеотг^нн^а ыссггарнта рекешм задач, неяяглл-телыю эффективно мояю использовать в управлении произгюлст-ьыпюп дояпшюспю горно-обогатигелышх комбинатов (ГОК), :>то связано с том, что ¡с особенностям футашоннравынш гориздоСп-ьа&янх прзлприяг кЯ относятся:сгохзслпчскчЯ характер ирсвзгюлст-1«ЖШХ ПрОПОСССй, н-зопр'!Л«Л51ШГ,СТЬ нриро^ашх условия ЯЯЛ'ЭГШШЯ, ушкашюсть гоолоптся« структур какдого месторождения.Следовательно, управлений ГОК является сложшгм процессом, требующим многолетнего иро^оссиоизлнюго епцтя и умония пртшшть правильна рег.-ения исходя но мийгопарако'рричбскоП, печаткой, а иногда да"::;) ПрОТИЙСрГШЬОЯ Ш!ТО|~'2ЩП1.

Эф}»-/ктивиость ростиая задач опчратытого управления форм-рошшем рудонотскоп требуемого качества могет быть существенно пгиодпэ за счот костояшого нглгг.ллшатш и закрепления практически п}1::ймо1) и спгясптских правил высококвалифицированных экспертов при спрэдг.Киашх сочетаниях влияпгднх .факторов и исходник условия. Эта о&цеизвестпая установка,направленная на повиию-ш:о качества управления,мокет бить реализована через построение акстртвоЛ систем» управления рудопотокоми на горно-обогатительных комбинатах (ЭСУР-ГОК) ,даш;ей воэмсдюсть оперативно использовать базы лнаний.упяанвага'нх исходные условия I! прогрессивные правила принятия решении.

Сегодня решение данной задачи вызывает большой интерес в горной прошдллэщюсти разных стран,в частности Содружества Независимых Государств н Латинской Америки, где во многом от рационального использования недр путем эффективного управления горным производством,зависит экономическое благополучие п целом. Вместе с тем,разработке экспертных систем с применачтем методов и средств новых инКфмащтогашх технологий в целях интеллектуализация этапов решения задач управления процесса,™ добычи руды на горнодобнваших предприятиях до настоящего времени не уделл-

- л -

лось достаточного внимания

В силу структурной специфики ГОК, существует потребность в разработке комплекса экспертных систем,функционирующих на различных его подобъектах территориально отдаленных друг от друга.Поскольку между подобъектами происходит постоянный обмен информацией (данными и знаниями) в реальном режиме времени,приобретает актуальнейший характер проблема проектирования распределенной локально-вычислительной сети экспертных систем (РЛВС ЭС) управления комплексной деятельностью ГОК, обеспечивающих повышенную надежность и живучесть при доступе к различным базам данных и знаний, при оперативной коммутации информационных потоков предметной области и при решении весьма сложных задач в условиях непрерывно меняющихся ситуаций с использованием общих вычислительных ресурсов распределенной сети.

Цель диссертационной работ ы.Целью диссертационной работы является теоретическое обоснование методологии создания экспертной системы управления процессами форми- . рования рудопотоков требуемого качества на горно-обогатительных комбинатах и реализация ее демострационного образца. •

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие задачи:

анализ горно-геологического объекта- и создание информационной модели процесса принятия решений по управлению качеством рудопотоков;

разработка архитектуры и построение демонстрационного образца экспертной системы управления рудопотоками на ГОК (ЭСУР-ГОК);

разработка математических моделей и методов решают задач по управлению рудопотоками согласно предложенной информационной модели и их реализация в виде пакета программ;

разработка математической модели и метода решения задачи синтеза структуры распределенной локально-вычислительной сети экспертных систем с повышенной надежностью и живучестью.

Методы исследования. В работе использованы методы математического, функционального и.логического программирования, аппарат теории множеств,методы теории принятия решений, теории формальных систем и искусственного интеллекта, а также метода математической статистики п распознавания образов.

Научная новизна. Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в е.подумдом:

I.Предложена информационная мод?ль комплексного решения

- а -

проблема управления процессами форшфоваття рудопотонов требуемого качества с использованием методов и средств новых информационных и телекоммуншсациощшх технологий. Это позволило обосно-нопйть итеративный процесс поэтапного решения проблемы на нарушая информационной целостности системы управления.

2.Разработаны архитектура и демонстрационный образец экспортной системы управления процвссаш формирования рудопотоков требуемого качества (типов) на ГОК,которая реализует гибридный подход управлетш ¡¡а основе комплексного использования аналитических, оптажзащ'.сшвдх методов принятия решений- и создания базы дашшх и базы знаний о предметной области. Это позволяет 1гршшкать правильные решения яри неполной информации об объекте.

3.Разработан комплекс методов классификацт! качествешшх характеристик руды и картированы гоопространства но множеству щизнаков,которые в отл;гп:и от известных подходов,учитывает экспертные знания о методах шшкза тчгстпеююго содершмя руды и геологического строения месторождений.Данный комплекс включает в себя эвристические метода класафпсящш п картирования, а также модифицированный метод вычислительных оценок комплексного решения задач ипасс^тащп и разбиения геопрострзнстаэ ип поли с учетом технологических требований рудопотоков кппгого т:гла.

4.Предлогюла математическая модель ■ задачи комплексного рошшя вопросов планирования добычи » транспортировки руды с учетом технологнчести. требований к качеству рудопотоков. Данная модель относится к классу производственно-транспортных задач целочисленного программирования большой размерности, она решается па основе декомпозиционного подхода с использованием разработанного метода лексикографической оптимизации.

В.Разработана математическая модель и метод решения задачи синтеза структуры распределенной локально-вычислительной сети экспертных систем (РЛВС ЭС) с повышенной надежностью и кшу-чостью, которая является технической базой общей автоматизированной системы управления деятельность» ГОН.

Практическая, ценность работы.

Разработанная в диссертации архитектура экспертной системы ЭСУР-ГОК может быть использована при создании экспертах систем управления другим объектами горних предприятий.

Построенные на основе продукционно-сетевого представления база дашшх и база знаний,вместе с разработанным словарем поыя-

- б -

тий;позволяют,накапливать и изменять экспертные знания о предметной области в целях повышения интеллектуальности ЭСУР-ГОК.

Предложенная модель и реализация метода синтеза структуры РЛВС ЭС позволяет проектировать Подобные сети, функционирующие в тяжелых условиях работы горных предприятий.

Реализация результатов работы.

Разработанные в диссертации модели и методы решения задач по оперативному управлению качеством рудопотоков использованы при построении демонстрационного образца экспертной системы ЭСУР-ГОК и доведены до практической реализации на ПЭВМ IBM PC/AT .в виде пакета программ "Cluster", "Multip", "MMBO" , "Grup",' "ESUR-GQK",написанных на языках Паскаль и mullsp.

Основные положен и я .выносимые на защиту:

1.Реализация методологии структурно-целостного подхода применительно к проблеме управления качеством рудопотоков, требует разработки информационной модели процесса принятия решений,которая должна обеспечить концептуализацию и математическую формализацию поэтапного решения данной проблемы.

2.Стохастический характер производственных процессов, неоопределенность природных условий залегания руды, уникальность геологических структур месторождений обосновывают необходимость создание экспертных систем управления производственными процессами ГОК,способных повысить эффективность принимаемых решений в условиях необходимости манипулировать с нечеткими, многопараметрическими и противоречивыми данными.

3.Комплексная реализация в ЭСУР-ГОК аналитических,оптимизационных и логических методов принятия решений, наряду с экспертными знаниями,позволяет достичь оперативности и эффективности управления качеством рудопотоков.

4.Распределенность управления производственными процессами ГОК и тяжелые условия функционирования' автоматизированы! и экспертных систем, требует их объединения в единую систему, путем создания-РЛВС ЭС с повышенной надежностью и живучестью.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на "II Всесоюзной школэ-семинар по объектно-ориентированному программированию" (Минск,1992) и на "17 Международной школе-семинар по вычислительным сетям" (Москва-Алма-Ата,1992).

Публикации. По теме диссертации опубликовано Б ■ печатных работ.

О б г о ¡л работы. Диссертационная работа состоит из введения,четырех глав,заключения и списка литературы. Работа изложена па 161 страницах машинописного текста,содержит 21 рисунков, список литературы включает 142 наименования. ■

. КРАТКОЕ- СОДЕРЯЛГОШ РАБОТи

Во в в о д о н и и обоснована актуальность темп,сформулированы цели и задачи исследования, показана научная новизна, 'практическая ценность и область применения результатов, нзлог.еш основные научные положения в;шоси?.'.ые на защиту.Кратко излагается содержание диссертационно!}- работы по главам.

Глава I посвящена идентификации и анализу объекта исследования. Дана оценка состоянии проблемы создания системы с интеллектуальными возможностями, предназначенной для подцермш экспертов ь щюцоссо принятия решинй по управлению рудопотохекя нэ ГСК и раориОотапа архитектура экспертной системы ЭСУР-ГОК.

Проведена общая характеристика декомпозиции системы управления и функционирования ГОК.

Ь главе предложена информационная модель процесса принятия решений (ИМ1ПП3) по управлению качеством рудопотоков на ГОК (см. рис. I) .которая позволяет выделить основные задачи и .их шрормп-циошше взаимосвязи .Негодной ищорляциер в ШЯ1ПР является содержимое баз данных ¡1 знаний о геостроешш месторождения, сиоЛствах полезных ископаемых,оптимизационных методах решения задач, технологических и обыэшшх. требованиях,цифровой отдели месторождения, показателях рудопотоков и конечной продукции ГОК. Класхх^исациа представляет собой процесс разбиения на классы множества, многомерных наблюдений,проводи,шх в точках разведочной сетки геопространства с учетом технологических требований к качеству рудопо-потоков. ЩтироШте-зчо разграничение геопространства на зоны. Качественные характеристики руда, размзцаомоЯ в пределах канной зоны, соответствуют определенному типу рудотютока. Картирование проводится исходя из результатов классификации, координат расположения точек наблюдений в геопространстве и знаний о геострое-нин месторождения. Планирование заключается в определении границ блоков добычи, объемов добываемой руда различных классов из каждой зоны (блока) и установлении траекторий перемещения добычннх единиц (забоев). Оно производится по результатам картирования и данным об объемах руды. Прогноэиродате рудопотоков и продукций заключается в предопределении соответствующих парамит-

ВАЗА ДАННЫХ И ЗНАНИЙ О

гео-строошш ыбсторож ДбНИЙ

свойствах пол. ископ8' еиых

технологических требованиях

цифровой

подели месторож дении

и-

объемных требованиях к рудопот.

КЛАССИФИКАЦИЯ

11

1Г

КАРТИРОВАНИЕ

показателях продукции

ПЛАНИРОВАНИЕ

1Г

объёмы руда

по типам, блоки добычи

траектории перемещения доо, забоев

"II и-

ПРОГНОЗИРОВАНИ РУДОПОТОКОВ

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КОНЕЧНОЙ ПРОДУКЦИИ

Рис.1.

Информационная модель процесса приниятия решений по управлению качеством рудопотоков

ров и показателей, следовательно возникает возможность дать оценку результатам выполнения предыдущих этапов управления рудо-нотоками, а в соответствии с этой оценкой Еыработать решения относительно процессов классификации (Картирования и планирования.

В соответствии с ШЛПР разработана архитектура экспертной системы ЗСУР-ГОК (см.рио 2),на основе принципа приоритета пошлости базы знаний по отношению к механизму логического вывода ЭСУР-ГОК и принципа получения решений эвристическими катодами.

На основании информационной модели процесса принятия решений по управлению рудопотоками строится модель управления ЭСУР-ГОК, которая управляет базами дагашх и знаний (БД.БЗ),всеют подсистемами, аппаратными и программными средствами экспертной системы ЭСУР-ГОК. Основными элементам! архитектуры ЗСУР-ГОК

ч

Рис.2. Архитектура экспертной системы ЗСУР-ГОК

являются подсистема представления знаний (ППЗ) и продукционная подсистема (ПП>, которые обеспечивают создание базы знаний, состоящей из ассоциативно-фактуальной модели предметной области (А4МП0) и логико-трансформатор)шх правил (ЛТП) принятия как экспертных так и системных решений.Подсистема обмена данными и знаниями (ПОДЗ),обеспечивающая интеллектуальный интерфейс выдачи справок и объяснений,приобретения знаний,вывода- экспертных решений,на основе разработанного словаря понятий.Отличительной особенностью предложенной архитектуры является наличие мощной подсистемы математического обеспечения (ГМО).включащей в себя пакет прикладных .программ (ПЛИ).которые программно реализуют

комплекс аналитических, оптимизационных методов решения задач управления качеством рудопотоков,учитывающих математически формализованные экспертные знания и эвристики.

В главе 2 разраОотана стуктура ЭСУР-ГОК, производится концептуализация знаний об объекте, разраОотана методика представления данных и знаний и осуществляется выбор инструментальных средств построения ЭСУР-ГОК.

На основе предложенной архитектуры ЭСУР-ГОК, и исходя из множества выполняющих ею функций,построена структура экспертной системы,в которой основными структурными элементами являются модуль управления, реализованный в виде программы ЕБЦП-СОК,система представления данных и знаний (СПДЭ), база данных (БД), база знаний (БЗ) и интеллектуальный интерфейс экспертной системы. Модуль управления ЭСУР-ГОК, т.е. ЕЗШ-ООК,представляет собой небольшую программу,осуществляющую управление всеми структурными элементами ЭСУР-ГОК;она запускает специализированную семиотическую систему управления базой знаний (СС СУБЗ) и активирует интерпретатор правил (ассоциатор ЛТП).Модуль управления ЕЗШ-ООК управляет лингвистическим транслятором и обеспечивает его связь с базой знаний через СПДЗ.А также управляет ПМО (ГШП).

СДДЗ состоит из двух компонентов: СС СУБЗ и продукционной подсистемы. СС СУБЗ формирует и изменяет ассоциативную фактуаль-ную модель предметной области. Продукционная подсистема представляет собой множество ЛТП и интерпретатор (ассоциатор) ЛТП,который обеспечивает эффективную организацию управления правилами (продукциями) на основе прототипов активации,составляющих активирующие условия ЛТП. С помощью ЛТП описываются алгоритмы трансформации описания модели предметной области,путем содержания в операционной (правой) части ЛТП операций по добавлению,модификации или управлению фактов Б3,а также выполняются необходимые системные команды.

Лингвистический транслятор является ядром подсистемы обмена данными и знаниями.Он обеспечивает диалог ЭСУР-ГОК с пользователями на специфическом профессиональном языке горной отрасли.

База знаний делится на фактуальную (множество фактов) и продукционную (множество правил) части. В них представлены и организованы знания об объекте управления, которые используются при решении задач управления рудопотокамн (классификация, картирование, планирование),а также системно-процедурные знания.

База данных включает модель месторождения,рабочую память

для хранения текущих результатов, файлы данных и результатов и загрузочные модули прикладных программ.

Концептуализация знаний означает в первую очередь их группирование по сферам функциональности: знания по классификации качественных характеристик руда, картированию геопространства, планированию добычных работ.

Разработанная методика проектирования базы знаний (БЗ) ЭСУР-ГОК включает два этапа: инфологический и даталогический. На этапе ипфологического проектирования производится концептуальное проектирование БЗ на основе модульного представления знаний об объекте,формирование обобщенного прикладного представления об объекте и глобальной информационной структуры.Концептуальная ин-фологическая модель представляется в вида совокупности иерархии обобщений и агрегаций. На этапа даталогического проектирования производится разработка механизма преобразования концептуальной мифологической модели БЗ на экстенсиональную семантическую .сеть, формирование операционной базы знаний и ее фрагментация на сферы.Концептуальная даталогическая модель представляется в виде совокупности структурных и ситуативных фактов, определяющих конкрет-понятийную структуру и модель ситуации.

Представление знаний о данном объекте управления производится на базе модели смешанного продукционно-сетевого представления знаний и дифференцированного подхода к их представлению путем выделения управляемых'образцами модулей. Удобным базовым инструментальным средством представления знаний является СПДЗ Н-Р/ЙЕХ,состоящей из средств введения ассоциативной фактуальной базы знаний и средств построения продукционной системы.

Формализация знаний с целью наполнения БЗ конкретными формализованными знаниями об объекте,осуществляется на основе разработки достаточно полного словаря понятий предметной области , содержащего 101 понятий. В работе формально представлены 68 правил и 13 фактов синтаксис которых соответствует описанной методике представления знаний:

Правило:<Пр номер правилам:=(ЕСЛИ<предложениэ антецедента» ТО {(предложение консеквента>. .^предложение ■ консеквента>).коэффициент уверенности); Факт: (метка сферы имя отношения атрибут I значение I ...

...атрибут N значение Н); '

Построение демонстрационного образца ЭСУР-ГОК,осуществляется созданием модуля управления Е51Ж-С0К , активизирующего

логико-трансформаторные правила управления всеми структурными элементами системы на базе интегральной среды функционального ' программирования mullsp, введением формализованных знаний модели предметной обдасти с помощью метода доступа RLS СГЩЗ H-P/REX, разработкой на базе словаря понятий лингвистического транслятора, строящего стандартные бланки сообщений на специфическом языке горной отрасли и разработкой комплекса загрузочных программных модулей, реализующих оптимизационные методы решения задач управления рудопотоками требуемого качества на ГОК.

Глава 3 посвящена анализу и разработке комплекса методов решения задач управления рудопотоками требуемого качества. В целях создания развитого математического обеспечения ЭСУР-ГОК, включающего эффективные методы решения задач управления качеством рудопотоков, автору потребовалось искать их в таких разделах математического анализа как распознавание образов, кластерный анализ, дискриминвнтный, дисперссионный и тренд анализы. Также потребовалось программно реализовать метод разграничения геологических объектов' по комплексу признаков. Кроме того, освоить приемы и эвристики экспертов по оценке качества руды в недрах, картированию геопространства. Для создания эффективного математического обеспечения ЭСУР-ГОК, требуется разработка эвристических, оптимизационных методов решения задач, входящих в ИМППР.

Задачу классификации качественных характеристик руды можно рассматривать как распознавание некоторого множества классов руды. Исходной информацией для решения этой задачи является совокупность многомерных наблюдений, полученных в результате . геохимического анализа о содержании руды.Так как наблюдения проводятся в фиксируемых точках геопространства, то представляется целесообразным в качестве модели принять дискретное множество

точек ,...,{,..., п|, расположенных в пределах ограниченного

участка Пп месторождения с координатами (xl,yl,zl).Пусть каждое ЫН является р-мерным наблюдением,т.к. производится по комплексу

признаков P=|f,...,J,...,pj . Тогда , совокупность многомерных

наблюдений можно представить в виде матрицы (1),где с^-содержа-ние J-то гоохим-го признака в t-ом наблюдении.

Разработан эвристический метод комбинированных диапазонов, который позволяет разбить совокупность наблюдений N на классы, с учетом всего множества признаков Р и экспертных знаний по рас-

познаванию классов руды.

сг1сгг-':сгу -сгр

cl10l2•••c^J•••clp

С . с — •» • с . • < • с п1 п2 nJ пр

Опитом поэтапно метод комбинированных диапазонов: Этап I .Базовое деление штервалов излечения признаков. Произодится деление интервала изменения каждого /-го признака на участки, размерность которых эквивалентна диапазону между максимальным и минимальным значешчями технологического требования к содержат™ /-го признака в рудопотоке з-го типа. Для этого определяются спах} и c■m^nJ • соответствующих максимальному й минимальному элементам в столбце / матрицы (I).Тогда общая длина интервала изменения /-го признака в заданной выборке будет А,- с .-с , ,.Из бази знаний (БЗ) ЭСУР-ГОК извлекаются знания о диапазоне технологического требования к созданию /-го признака для заданного з-го типа рудопотока, а по нему производится деление у-го интервала на диапазоны,число которых равняется 0 :

1,

а

С . . Л? и',' |г!г Л® и" IXв. Л® с'

.) "( . 1 4. J ^<1 'О, J таxJ

^ 1 )

Тогда множество диапазонов деления интервала изменения /-го

признака будет Ъ = .....

Этап 2.Построение Оипирстной фунмщи распределения классов.

Определяется множество классов К= ^,...,1,...к которым

слодует отнести наблюдения исходной совокупности. Класс I соответствует конкретной комбинации диапазонов изменения признаков. Количество к теоретически возможных классов определяется по формуле:

-гН»

Этап 3. Схатие лножества классов. Так как число й в большинстве случаев достаточно велико,распределение классов,не имеет детерминированного характера.Из БЗ ЭСУР-ГОК извлекаются знания о функции распределения /-го признака,согласно которому изменяются

С

границы диапазонов,с учетом результатов первичной классификации. Значимость il clj-го диапазона можно определить формулой (d ) Л (й.)

Ii J= (т1 ' ПГ100, (iij« Dj, J=1,p)

(d )

где m? •'-частота 1-го класса,образованного с участием dj-ro диапазона, Pj-чиело классов из множества К, образованных с участием dj-ro диапазона.Рассмотрим фрагмент множества логико-трансформаторных правил принятия решений об изменении границ диапазона d.: .(d,) (d.) J

'Inf beup

{<активация Пр i2>),5); <Пр i2>:: = (EMM<d/- уто«^ = ^(nJ»,A)

<Пр t,>:: = (ЕСЛИ<(АГ* J «i i )OR(ä J } £eu )>T0

J

<Пр t3>: : = (ЕСЛИ<(3^= 0</>Т0Г^_,= ^».4);

<Пр *4>::ЧЕСЖ<(^>^)£^^<б^>Т0(<активация Пр %г»,5);

((1.-1) (а. + 1) ■ га.+п

<Пр 15>:: = (ЕСЛМ<И >М ' >Т0{<ц£ 3 1>

(¿.+ 1) (¿,-1) „ _ (¿.-П

<Пр :=(ЕСЛИ<1/ * >И 3 >Т0(<ц£ * ]>

где'^1п/ и ^вир~ соответс'гвенно нижний и верхний пороги; .(4.*)) (Л +1)

Мл - значимость и } по отношению к диапазону ((1.-1); \ * л

Га. + П (d.■^1)

Ас^И^ 1 - часть диапазона пропорциональна Н^ .

После изменений границ диапазонов повторяется процесс отнесения наблюдений к классам нового, сжатого набора. Таким образок до тех пор,пока не достигается экспертный уровень классификации.

Теперь можно перейти от точечной оценки ' геологически 'объектов.к непрерывному геополю.Площадь влияния класса 2,которому принадлежит наблюдение I, определяется исходя из координа1 () и из качественных характеристик самого класса 1 относительно ближайших классов. Моделирование непрерывного геопол. заключается в отыскании функции вида £ =/1(х1,У1), так,что выполняется условие

n'

£ (Crj- Ctj)2-► mtn (2)

f=i

где п'~ число точек,находящихся в пределах F(; содержание

J-го признака в I '-он наблюдении. С этой целью разработано и исследовано несколько эвристических .методов. Выделен летов бол-нистой лулътиплшацш символов, который позволяет произвести автоматизированную геометризацию геопространства на основе классификации и с учетом экспертных знаний р геостроении месторождений.

Картирование геопространства реализуется на основе его разбиения на q зон.В зоне w з-го типа содержится руда тех классов,которые в совокупности удовлетворяют требованиям к качеству рудопотока з-го типа.С этой целью в главе разработан лодифицированкый летод вычислений оценок теории распознавания образов, на основе интерпретации стандартной информации о зонах. Зона ш0 описывается множеством классов

íft®,ft|,......,fc® j, класс fc® описан множеством идентификато-

v а'

ров диапазонов, jd®_ (2.....d\,j" ■ ••а1,р}'гда идентифи-

катор диапазона Х-го класса по J-му признаку,указывающий степень сходства (различия) с требуемым содержанием J-ro признака в эталлонном з' типе рудопотока.Для выбора эталлонного типа для

всех 3*Q=\1.....з,...,al вычисляется 7 = У /v ,где V -требуемый

I | 8 0 в в

объем руда з-го типа (%);v - коэффициент эффективности классифи-

" h

кации относительно з-го типа: vg= ^ ГД9 КОЛ1Г,9ство

нулей в наборе идентификаторов диапазонов класса I, а fij- число наблюдений,принадлежащих классу Х.Эталлонным типом будет тот,для

которого выполняется условие vg-► паг.Это условие основано на

эвристике эксперта при принятии решения. Класс будет входить в зону ша,т.е. ftj^Ug тогда,когда в шкале диапазонов,полученной при классификации относительно эталлонного з'-го типа рудопотока, -диапазоны технологических требований пересекаются с диапазонами, образующими fc класс.Таким образом можно описать набор классов, входящих в зону ы ,к которому можно отнести фактически ранее найденные классы. Выбирается система "опорных" подмножеств

множества признаков ,g2,...,gh.....gHj, задаются пороги

j, где Pj- число признаков, входящих в gh и значение

_- 1С _

признака т].Далее принимается сходство классов к зоне ша если выполняется не меньше чем' тг] раз условие: |с1® ^ dJ\ «с \ . Таким образом можно определить принадлежность всех классов к зонам и произвести картирование геопространства.

Проведенные исследования обеспечили возможность решения задач планирования добычных процессов: вычисление объемов руды в каждой зоне, установление границ блоков добычи и определения траекторий перемещения добычных забоев. Для решения этих задач предложена математическая модель производственно-транспортного

типа. Пусть .....I,... ,&|-множество классов;П=|^,... ,г>,...

-множество зон в геопространстве .....к,..., (¡^-множество типов рудолотоков; аш-приведашше затраты на формирование рудопо-тока а-го типа из и-ой зоны-приведенные затраты на добычу единицы объема руды 1-го класса из и-ой зоны; £ приведенные затраты на добычу единицы объема руды из и-ой зо!ш а-го тина; хуа~ объем а-го типа руды в и-ой зоне^-коэффициент содержания /-го признака в и-ой зоне;а -требуемый объем рудопотока а-го типа в единицу времони;6 -содержание J-ro признака -в рудонотоке а-го типа;

/(x,i/)= mln

Е Е Е ^v'^v'^va + Z Е

еК ям! a£Q IteCl вeQ

+ Е Е

1еК Va

V Viv

JeK

E Uiyftol'Vi^l^'PjvtvSOja'

Kjv v . Z_ J1 1г,| /' /L

I

'ID leK >' JeK

fen usft

Данная математическая модель комплексно описывает проблему минимизации затрат при планировании добычных работ и формирования требуемых типов рудопотоков. Подобно вычислительно-распределительных задач, данную задачу можно решать с помощью декомпозиционных методов.А для вычисления объемов руды (по классам и зонам) 11 установления добычных блоков,в главе разработан, математически описан и программно реализован соответствующий алгоритм.

В глава 4 обосновывается необходимость проектирования PJIBC ЭС управления ГСК,обладающих поьыи>лшоЙ надежностью и живучестью.

Разработана математическая модель и метод решения задачи синтеза структуры РЛВС ЭС. А также предлогается общая структура РЛВС ЭС.

На различных подобъектах ГОК существует множество задач,которые эффективно можно решать с помощью новых информационных технологий и создания экспертных систем,работа которых требует постоянного обмена большого количества информации (данных и знаний),между- различными подобъектами сложного по структурному строению ГОК.Во взаимосвязи с экспертными системами и их базами данных и' знаний предположено функционирование большого числа АСУТП,АРМов И др. средств автоматизации,разбросанных по всей территории ГОК.Горные объекты характеризуются постоянным воздействием неблагоприятных факторов(НФ) и тяжелыми производственными условиями,поэтому РЛВС ЭС управления ГОК непремошго должна обладать повышенной надежностью и живучестью.С этой целью предложена математическая модель задачи синтеза децентрализованной структуры РЛВС ЭС с повышенной живучестью.Исходными данными для математической модели являются: 1-мнокество ЛВС, ^-множество СДЦ, !Т-множество производительностей ЛВС.В-множество пропускных-способностей СЦЦ,4=|),...,(,...,а|-множество задач.выполненных в РЛВС ЭС.где I характеризуется объемом информации V -и директивным срокам ее решения ...,г.....а(|-множество вариантов пост-

роения ЛВС с производительностью 1Гг (О/с); Я'=|),...,г',...,а2|

-множество вариантов построения КС. Текущая вероятность безотказной. работы г-го варианта ЛВС при условии независимости работы ' рабочих станций в течение времени Т= шах й, определяется как

Р (Т)= Р°(Т) У к1: Р.^ЛТ) (гей'), (3)

г г ч

т • _,

где Р^(Г)=е г и Р^г;(Г)=е * соответственно , вероятности, безотказной работы основной подсистемы и дополнительного устройства д-то типа (УВВ,НМЛ,НМД,дисплей и др.) г-го варианта ЛВС при совместной работе в течение времени Т и решение основных задач и А.^- интенсивности отказов основного и дополнительного устройства г-го ЛВС; - коэффициент готовности д-го дополнительного устройства.

Если в РЛВС ЭС используется СПД с коммутацией пакетов, то текущую вероятность того,что СПД является живущей после воздействий НФ можно определить выражением

цэ (|1ьп к-2тЛ)

Мцвп к-гта^Р ик(2цяп й-иЛ)

в г"е.......' "по' е",~г~8"

где цэ= ц -эквивалентная интенсивность обслуживания заявок ■ СПД, ^-коэффициент готовности СЦЦ; % -средняя длина ма1)шрута СДД ; Рпо- вероятность поражения СВД; А. - внешний трафик СПД;

эквивалентная (с учетом параметров надежности) интенсивность старешм информации; п-число НС. При этом

' ('-'пегго)

гдо Рпога)- ьерояшость норашшя (ЭД от а-тигш НФ; Рб- ьероят -носгъ восстановления объектов СДЦ после воздействия СПД.

Для определения допустимой вероятности того,что СГЩ является ижущей после воздействия ¡№ моааю использовать выражение (4),где п и к необходимо заменить на п и ^-соответственно, минимальные допустимые числа исправно работающих КС и каналов связи.

Задача проектирования РЛБС 30 с децентрализованной топологией сводится к минимизации суммарных затрат:

1' Г 11Г1П

1 РГ(П У1Г* р'т , 5 Ря(г)т и1г* р*ат . г} 1 а'гТ<и ,'(г=ТТ1)

Хм*0**

где с;г - приведении

затрата на создание в 1-м сегмента г-го варианта ЛВС (или СПД); с^ ^приведенные затраты на передачу и реализацию (-П задачи на 1-й ЛВС в £-м интервале времени;с^^затраты на передачу единицы объема информации меаду J-u и 2-м ЛВС. ¡/1г=1,если в'1-ом сегменте (пункте) оргагшзуется г-й вариант ЛВС (СОД) ;хи=1, если 1-я задача реализуется на 1-м ЛВС в 1-й интервале времени; ьсли лвс непосредственно соединена с 1-ой ЛВС; 1 -сроднее время реализации 1-й задачи в 1-ой ЛЕС; объем вспомогательных программ и общих данных, хранящихся

в ]-т ЛВС и используемых для реализации 1-й задачи в 1-м ЛВС; Р*(Т) и. Р*(Т),соответственно, допустимые вероятности безотказной работы и живучести ЛВС в течении времени Т.

Задача (6) относится к классу вычислительно-распределительных задач (ВРЗ) нелинейного целочисленного программирования с булевыми переменными большой размерности с НР-сложностью. В настоящее время неизвестны эффективные метода решения ВРЗ. Поэтому в работе предлогаетсл декомпозиционный подход,позволяющий разбить исходную задачу на две подзадачи в соответствии с ее структурой и переменными.

Задача I.Определение вариантов построеш1Я ЛВС и КС,т.е.

> 5 с1гУгг -' т1п-

г=т гб'яия' 1г !

Эту задачу можно решать с помощью метода парной оценки.

Задача 2.Рарпределение задач по ЛВС и оптимизации сети

mln.

для решения этой задачи предлогается исползовать метод лексикографической оптимизации, обеспечивающий получение решетя задачи с задатой точностью. В главе приведена теоретическая оценка вычислительной сложности метода.

В главе разработана структура РЛВС ЭС с учетом общей структуры системы управления ГОК.Струтктура РЛВС ЭС построена на базе физической сети Arcnet,позволяющей реализовать звездообраную топологию ЛВС.РЛВС ЭС объединяет 6 локальных сетей с помощью '"выделенных" телефонных линйй: ЛВС УС-ГП, ЛВС УС-К.ЛВС УС-Ф - функционирующие в управляющих системах соответственно ГОК, карьера и фабрики;ЛРС-Ф- установленная на фабрике и ЛВС-ТЕХ - объединяющая технические и технологические отделы карьера. Сетевой операционной системой является SET КЕТ>УАР1£;рекомендуотся использовать сетевые адаптеры 3COM Ethernet.В качестве файлов-серверов и рабочих станций с ЭС рекомендуется использовать ПЭВМ PC/AT-386.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации получены следующие результаты:

I.Осуществлен анализ современного- состояния и постановка проблемы создания экспертных систем управления производственными процессами на горнодобывающих предприятиях.

2.Предложена информационная модель поэтапного решения кош-

- ао -

лексной проблемы упрваления процессами формирования требуемого качества рудопотоков,которая позволяет обосновать итеративность процессов решения,не нарушая информационной целостности системы управления.

3.Концептуально обоснована эффективность принятия решений по управлению качеством рудопотоков с помощью экспертных систем, осаовашшх на использовании не только экспертных знаний, но и комплекса математических моделей и методов.

4.Разработаны архитектура,структура и демонстрационный образец экспертной системы управления процессам! формирования требуемого качества рудопотоков на ГОК,который реализует гибридный подход управления путем создания баз данных и знаний об объекте, использования аналитических,оптимизационных и логических методов принятия решений.

5.Исследована задача классификации- многомерных наблюдений по комплексу признаков, для решошя которой разработан эвристический метод комбинированных диапазонов, отличающийся от извест-Ш1х подходов, основанных на госстатистике тем, что использует экспертные приемы анализа качества руды, не входя в противоречие с законами геостатистики.

6.Исследованы задачи автоматизированной геометриэапии ц автоматического картирования месторождений,для решения -которых разработаны методы мультипликации символов и модафищфовашшй метод вычисления оценок, позволяющие разбить геопростраиство на зоны по требуемым типам рудопотоков.

7.Предложена математическая модель задачи планирования процессов добычи руды и ео транспортировки с учетом технологических требований к качеству рудопотоков,рещешш -которой осуществляется с использованной катода лексикографической оптимизации.

8.Теоретически обоснована целесообразность создания систем '. с интеллектуальными возможностями на различных объектах ГОК 1:

обеспечения оперативной информационной Взаимосвязи мовд шиш. С отой целью разработана математическая модель и метод рошаш» задачи синтеза структуры РЛВС 5С с повышенной падэпюсты) и шву честью. А тэде спроектировача струтктура РЛВС 30.

ОСНОВНОЕ СОДЕЕИАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРА1ЭЮ В СЛЩЩ1Х ПУБЛИКАЦИЯ;

1. Ибарра Герреро Сесар П., Сарыпбеков Я.С. Экспертная система управления рудопотоками в горнодобывающих предприятиях. Ы1шск.: Ш№ "БС1", 1992.

2. Сарыпбеков Ж.С., Мельников D.H., Ибарра Герреро Сесар Н. Синтез децентрализованной структуры информационно-вычислительной сети с повышенной живучестью //Тез.докл.-Семнадцатая международная школа-семинар по вычислительным сетям: Тр., Ч.1.- Алма-Ата, 1992.-с.254.

3. Ибарра Герреро Сесар Н. Структура информационно -вычислительной сети экспертных систем управления. горнодобывающих предприятий// Тез.докл.- Семнадцатая 'международная птола-соминар по вычислительным сетям:Тр.,ч.2.~ Алма-Ата,1992.- с.269.

4. Ибарра Герреро Сесар Н. Особенности применения методов инженерии знаний в управлении производстенными процессами горнодобывающих предприятий.- Алма-Ата, 1992.- 18 с. Деп. КазНИИНТИ Я 3827-К92

5. Цеховой А.Ф..Ибарра Герреро Сесар Н,.Сарыпбеков Ж.С. Методологические основы проектирования системы с интеллектуальными возможностями для оптимизации технологической взаимосвязи карьера и обогатительной фабрики.-Алма-Ата,1992.-14 е.- Деп.КазНИИНТИ а . 3826-КЭ2,