автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Теория и практика построения автоматизированных информационно-советующих систем обеспечения принятия решений на основе принципов метауправления открытого горного производства



На правах рукописи

ГЛАДЫШЕВСКАЯ Галина Николаевна

УДК 681.518

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-СОВЕТМОЩИХ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПРИ7' 'ИПОВ МЕТАУПРАВЛЕНИЯ ОТКРЫТОГО ГОРНОП~ ЛТЗВОДСТВА

Специальность 05.13.06 - "Автомаълпрованные системы управления"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Государственном проектно-конструкторском и научно-исследовательском институте по автоматизации угольной промышленности Типроуг-леавтомагизация" и в Московском государственном горном университете.

Научный консультант академик, докт.техн.наук, проф. ФЕДУНЕЦ Н.И.

Официальные оппоненты: академик, докт. техн. наук, проф. СЕЛЕТКОВ С.Н., докт. техн. наук, проф. СМИРНОВ М.И., докт. техн. наук. проф. МИГАЧЕВ Р.Д. Ведущая организация: институт ЦНИЭИуголь, г.Москва.

Защита диссер/ацип состоится -1996г. в (У часов на заседании

диссертационного совета Д-053.12.12 при Московском государственном горном университете по адресу: 117935, ГСП-1, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссгртлцкй ыожьо ознакомиться в библиотекеМосковского государственного горно; о университета.

Автореферат разослан "30" 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд.техн.наук, доц. РЕДКОЗУБОВ М.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Коренная реформа системы общественных отноше-1Й определила необходимость ускоренной информатизации общества. Процес-I децентрализации резко усложнили задачи управления, определив насущную »требность в автоматизированных информационно-советующих системах уп-1вления для обеспечения процесса принятия решений.

По мере накопления опыта информатизации, усложнения задач и расширения >ластей применения автоматизированных систем управления стала насущной юбходимостью интеграция управляющих решений посредством объединения >ллектива исполнителей в единый координирующий орган, действующий в еди->м информационном пространстве.

На современном этапе научно-технического развития горнодобывающей про->1шленности, когда информационные компьютерные технологии в области уп-[вления уже стали необходимым атрибутом экономики, их совершенствование |ебует рассмотрения метауправления (гр. meta... вне управления + управление). 1кой подход определяет необходимость исследования свойств многомерного ин-эрмационного пространства, объектом которого выступает сама система управ-ния.

Метауправление существенно в большей степени определяется составом руко-дителей и работников, их квалификацией, опытом, сложившимися традициями; лями и технологиями конкретных систем управления. Главной целью метауп-вления всегда остается эффективное функционирование управляющей системы, кое, которое обеспечило бы долговременную устойчивую работу объекта уп-вления.

В современных условиях принимаемые управляющие решения усложнились на ех уровнях и этапах горного производства. На первые места выдвинулись мето-I и формы управления, усиливающие значимость экономических критериев в [енке деятельности горного предприятия.

Объективная необходимость построения автоматизированных информацион--советующих систем управления для предприятий открытого горного произ-дства связана с представлением современных информационных компьютерных

технологий как "экономического ресурса" метауправления, обеспечивающей выживаемость горных предприятий в новых экономических условиях.

Важнейшими особенностями таких систем являются решение функционал ных задач каждым членом коллектива единого информационного пространа соответствии с локальной средой обработки данных; индивидуальные требов к структуре и составу информационных ресурсов, необходимых для решения кальных задач; интеграция автоматизированной обработки данных в сети П2 с установившейся на практике и действующей на горных предприятиях техно гией принятия управляющих решений; включение новых задач принятия реш ннй, сшшиошх с подаержаниен шш}рштскя1осо6»осп1 горных предприятий введение методов адаптационного управления; переориентация методов план вания с традиционно нормативных на целевые и ситуационные.

Выполненные в последние годы научно-исследовательские и опытно-пром ленные работы показывают, что на ряде предприятий отрасли разработаны и действуют как одноуровневые автоматизированные информационно-советук системы управления, так и многоуровневые интегрированные системы с расг деленной обработкой информации. Большой вклад в разработку и совершен« ванне подобных систем управления внесли коллективы и ученые научно-иссл( вательских и проектно-конструкторских и учебных институтов: ГУА, ИГД m A.A. Скочинского, ЦНИЭИуголь, Южгипрошахт, Карагандагипрошахт, Цен гипрошахт, институт автоматики (г.Киев), МГГУ, ДПИ, ЛГИ и др. Анализ сс временного состояния работ по автоматизации функций управления добыва1 щих и перерабатывающих предприятий открытого горного производства пок зывает, что в настоящее время внедренные разработки предусматривают лиш частичный набор адаптивных свойств программного и технического обеспеч< автоматизированных информационно-советующих систем управления.

Решающее место в теоретических разработках механизма совершенствовг управления открытым горным производством занимает определение принциг форм организации и стимулирования хозяйственной деятельности нового тип производственных и общественно-экономических отношений.

>ормирование структуры управления открытого горного производства, обеспе-ивающего повышение роли рыночной экономики при одновременном усилении озяйственной самостоятельности производственных единиц сопряжено с нзмене-ием их функций, взаимосвязей, порядка работы. В связи с этим необходимо да-еко идущее совершенствование и согласование различных по содержанию, хара-геру, традициям процессов принятия решений.

Сложность и многообразие задач принятия решений на предприятиях откры-эго горного производства таковы, что ныне требуется иерархически структури-ованный комплекс задач, который обеспечивал бы формирование целей в соот-гтствии с заданными свойствами метауправления; согласование целей с ресурса-и горного предприятия; наилучшее использование ресурсов в условиях новых гакомическвх отшнтзшб,

Ускоренное внедрение автоматизированных информационно-советующих сига управления дщцуята необходимость» создания ииир|мсвш1Н(м и мяо-алогической поддержки современного управленца. Таким образом, разработка гории и моделей построения эффективных автоматизированных информацион-о-советующих систем управления для предприятий открытого горного произ-эдетва с распределенной обработкой информации в сети ПЭВМ, обеспечиваю-(их многоуровневый иерархический процесс принятия решений с адаптивными зойствами, имеет важное народнохозяйственное значение.

Цель настоящей работы - разработка принципов, методов и моделей построе-ия нового класса автоматизированных информационно-советующих систем уп-авления - автоматизированных систем обеспечения принятия решений (СОПР) -редприятий открытого горного производства с адаптационным механизмом на азе динамического имитационного моделирования.

Идея работы заключается в исследовании эмергентных свойств комбинатор-эго пространства метауправления открытого горного производства и синтезе на :нове принципов метауправления интегральной связи между различного вида :рархий комплексного объекта управления и различного вида процессами руктурной и параметрической оптимизации входящих в комплексный объект

локальных объектов управления с учетом их динамических и имманентны свойств.

Задачи исследований. Научная проблема и цель работы определили следу щие задачи исследований:

анализ принципов построения автоматизированных СОПР на базе совре.ч ных информационных компьютерных технологий;

разработка концепции построения автоматизированных СОПР с учетом т бований к встраиванию систем в действующие на предприятиях технологии г нятия решений;

разработка моделей автоматизированных СОПР на основе принципов ме управления открытого горного производства по всей технологической цепоч оценка перспективных проблем развития автоматизированных СОПР; практическая реализация и апробация разработанных в диссертации прш пов, методов, моделей и алгоритмов автоматизированных СОПР для конкреа предприятий.

Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы < стемного анализа, системологии, теории многоуровневых иерархических сис теории исследования операций, теории принятия решений, основ экономичес кибернетики.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

концепция построения автоматизированных СОПР на основе принципов тауправления открытого горного производства;

функциональная структура и комплекс методик автоматизированных СО. для различного вида предприятий открытого горного производства;

принципы и методы построения адаптационного механизма автоматизирс ванных СОПР на базе динамического имитационного моделирования;

принципы и модели оптимизации управленческих решений в автоматизир ванных СОПР;

энцепция развития СОПР на основе генераторной системы оптимизационных пгоритмов, использующей абстрактные модельные аналоги.

Научная новизна работы заключается в:

разработке функциональной структуры автоматизированных СОПР с адапта-ионным механизмом, эффективным за счет адекватного упорядочения формали-яшкюго представшем 1^ук17рио-алгор1гш1рюскнх свойств н дешшпешв гобенностей сложных систем;

разработке обобщенной схемы компоновки адаптационного механизма ОПР на базе динамического имитационного моделирования, полученной как гзультат синтеза модельных преобразований теории принятия решений, теории грархических систем; теории оптимизации структур распределенных баз дан-ых;

разработке моделей структурной оптимизации объектов управления автома-пированных СОПР на основе совмещения принципа оптимальности динамиче-сого программирования и структурно-блочного принципа интерпретации дина-ики объектов управления языка имитационного моделирования ОР88;

предложении нового аппарата параметрической оптимизации объектов травления автоматизированных СОПР на основе принципа имитационного оделирования абстрактных аналогов.

Практическая значимость работы состоит в :

разработке методик и моделей автоматизированных СОПР предприятий отбытого горного производства, позволяющих эффективно решать проблему свозной автоматизации процесса принятия решений на базе современных ин-ормационных компьютерных технологий;

промышленном внедрении методик, моделей, алгоритмов и программ автома-пированных СОПР на предприятиях открытого горного производства, а также эедприятиях других отраслей народного хозяйства.

еализация, внедрение и использование результатов работы. Теоретические и эактические результаты диссертации нашли применение в научно-исследо-

вательских работах института "Гипроуглеавтоматизация", выполненных под ководством и при непосредственном участии автора по ряду целевых програ.ч комплексных планов ГКНТ, хоздоговорам с организациями угольной промьп ленности РФ и предприятиями других отраслей народного хозяйства.

Концепция, теоретические и практические результаты работы использова! техническом задании, техническом и рабочем проектах по проблемам: "Усов шенствовать многоуровневую автоматизированную систему управления прои водственной и хозяйственной деятельности ПО "Экибастузуголь", "Создать и ввести в действие АСУ разреза "Нерюнгринский" производственного объеди: ния ".Якутуголь", "Разработать автоматизированную систему управления гор транспортным комплексом Полтавского горнообогатительного комбината (ПГОК)".

Обосновавкосгь н дютерюсть тучных положений, выводов нрскомен

ций диссертационной работы подтверждены результатами моделирования и внедрением программных разработок модельных комплексов.

Пакеты прикладных программ (ППП ) использованы: "Автоматизирован! на ПЭВМ комплекс задач технико-экономического управления Центральной обогатительной фабрикой "Торезская" производственного объединения "Тор антрацит" и "Автоматизированный комплекс задач ЦОФ "Нерюнгринская" анализа себестоимости сырья, реализация продуктов обогащения; учетник по себестоимости, производству и отгрузке угля" - для повышения экономическс эффективности обогатительной фабрики; "Автоматизированный комплекс зг оперативного планирования и учета рудника "Южный" Днепровского ПГО! подготовке и согласованию графика работы рудника, сменного рапорта экск; торных бригад, наряда работы автотранспорта, графика отработки автотранспорта в карьере" - для повышения экономической эффективности горно-тра! портных комплексов добывающего предприятия. Кроме того, целый ряд ПП1 такие, как "Автоматизированный комплекс задач управления себестоимостьк предприятия с многономенклатурной продукцией", "Автоматизированный к< плекс задач управления ценообразованием для предприятия с многономенкла ной продукцией", "Автоматизированный комплекс задач внутрихозяйственного расчета акционерного общества" и др., имеющие

ниверсальный характер, были внедрены не только на горных предприятиях, но и а предприятиях других отраслей народного хозяйства.

Научные и практические результаты, опубликованные в монографии автора 2.2], нашли практическое применение в учебном процессе и используются в ка-естве методического пособия для повышения профессиональной квалификации ¡вботншгов аппарата управления и специалистов горяодобиювюоия, персраба-ывающих предприятий.

Апробация работы. Основные научные результаты и положения работы до-ладывались и обсуждались на семинарах, совещаниях, научно-технических конвенциях: Всесоюзной научно-технической конференции "Применение ЭВМ в правлении горнодобывающей промышленности" (Москва, 1984); Всесоюзной аучно-технической конференции "Актуальные проблемы организации управле-ия горным производством" (Москва, 1986); 7th Symp. on Microcomputers and /licroprocessors Applications (Budapest, 1991); 12th International Conference on 'reduction Research, Lappeenranta, Finland (Elsevier, 1993); 10th International Conference on Engineering Design (Praga, 1995).

Птм!ггашга= Основные положения дисссртации отражены в Ъ монография^ 0 научных статьях, 17 научно-технических отчетах.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, девяти лав, заключения, содержит 398 страниц машинописного текста, 48 рисунков, 3 аблицы, список литературы из 183 наименований, приложение с документами, одтверждающими внедрение.

Автор выражает глубокую признательность научному консультанту акаде-ику, д.т.н., проф. Н.И.Федунец за конструктивную помощь в научной работе; .т.н., профессору Л.Г.Мелькумову за многолетнее внимание к работе; к.т.н., н.с. В.И.Глейху за ценные советы и помощь в научной работе; с.н.с. .А.Плесссру за плодотворное сотрудничество в прикладном моделировании на

ПЭВМ; коллективу сотрудников института "Гипроуглеавтоматизация" за под держку и помощь в работе.

На разных этапах многолетней научной работы принимали участие сотру! ки кафедры АСУ МГГУ, которым автор выражает признательность и благодарность,

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Актуальность проблемы сквозной автоматизации управления на основе пр ципов метауправления открытого горного производства связана с современнь этапом развития общества, спецификой современных тенденций информатиза и возможностью комплексной автоматизации процессов принятия решений иг базе распределенной обработки информации.

В диссертационной работе проведен развернутый комплексный анализ пр! ципов и особенностей автоматизированных СОПР, который позволил сформ! вать и обосновать концепцию построения нового класса автоматизированных информационно-советующих систем управления предприятий открытого гори производства.

Методическая основа построения СОПР заложена в трудах отечествен ученых Л.Г.Мелькумова, А.Г.Мамиконова, Н.И.Федунец, Д.К.Потрес И.Б.Табакмана, В.А.Ульшина, К.П.Власова, В.В.Шатилло, А.С.Чекан С.А.Редкозубова, С.Л.Калграманяна, Н.Б.Мироносецкова и др.

Анализ современного состояния автоматизации функций управления на пр приятиях открытого горного производства показал, что специфические требо ния открытого горного производства и современные условия рыночной эконо ки приводят к необходимости синтеза нового класса автоматизированных инс] мационно-советующих систем управления с многократно повторяющимися итерациями процесса принятия решений, аккумулирующими сведения об особ ностях работы системы управления и ее эволюции и наиболее приспособлена действующим на практике технологиям.

Основой построения автоматизированных информационно-советующих С1 стем управления является системология, которая включает в себя принципы и

категории, относящиеся и к системному анализу, и к общей теории систем, и к :истемотехнике, и к теории иерархических систем и исходит главным образом из комплексности анализа объекта и строгой систематизации исследования.

Анализ принципов построения подобных систем в современных условиях рынка показал, что необходимость строить адаптивные процедуры процесса принятия решений, способные быстро приспосабливаться к изменениям в объекте управления и его внешней среде, требует разработки нового класса автоматизи-эованных информационно-советующих систем управления с элементами "метауп-эавления", когда объектом исследования выступает не только система управле-тя горного предприятия, но и сама автоматизированная система.

Методологической основой тхпросвдк таких систем является исследование аюаетв ыегауиравпжння, которому как классу щиршшш тшрядочешшх систем присущи категории сложности, устойчивости, эмергентности.

Автоматизированная информационно-советующая система управления, которая определяется фундаментальными понятиями "структура" и "поведение", шляется с позиций метауправления компонентной искусственно возникшей тех-шческой среды. Ее эмергентные ( англ. emergent - неожиданно появляющиеся ) ;войства - свойства целостности системы, которые не присущи составляющим ее щементам, рассматриваемым отдельно, вне системы, - характеризуют с позиций метауправления эффект организации автоматизированной информационно-сове-гующей системы управления, который является результатом возникновения меж-iy элементами системы синергетических связей.

Автором используется собственный подход к построению многомерного ком-5инаторного пространства метауправления горного производства на основе размотанных М.Месаровичем трех видов иерархии сложных систем: описания, фоцесса принятия решений, организации. Мерой такого комбинаторного пространства является уровень, для которого М.Месаровичем введены в зависимос-и от вида иерархии понятия: страта, слой, эшелон.

Автором утверждается, что рассмотрение автоматизированной информацион-ю-советующей системы управления с позиций трехмерной иерархии комбина-орного информационного пространства позволяет раскрыть и конструктивно [спользовать эмергентные свойства метауправления открытого горного произ-

водства с целью построения эффективной системы обеспечения принятия упрг ляющих решений, способной накапливать и усиливать синергетический эффе: системе "человек-ЭВМ".

Анализ основных классификационных характеристик автоматизированны информационно-советующих систем управления с позиций метауправления, п системами которого являются метаруководство и метапланирование, определ пути создания нового класса таких систем - систем обеспечения принятия реш ний ( СОПР)-, адаптационный механизм которых использует наиболее соотве ствующее характеристическим свойствам метаруководства динамическое ими ЩЮЮДОС НОДеЩроВ ШШВ.

В условиях интеграции информационных процессов и объединения лиц, щ нимающих управляющие решения, в единый координирующий орган, преддаг мый принцип построения адаптационного механизма позволяет существенно улучшить качество принимаемого человеком управляющего решения, повыш< ответственность и обусловливает всестороннюю обоснованность решения в к< лективе пользователей автоматизированной системы.

Особенности построения СОПР предприятий открытого горного

производства

Основные цели построения автоматизированных СОПР предприятий открытого горного производства направлены на повышение :

эффективности управления в современных условиях ускорения динамики и увеличения комплексности посредством расширения состава и структуры про са принятия решений на основе принципов метауправления открытого горног производства;

качества управления за счет усиления роли человека в процессе принятия управляющих решений на основе принципов современного экономического мышления;

гибкости управления за счет использования понятий и принципов совремс ной методологии автоматизации управления на основе механизма распределе] ного преобразования информации в сети ПЭВМ.

Цели построения СОПР с позиций метауправления раскрывают следующие ювые аспекты:

обеспечения внутренней сбалансированности производства за счет совершен-твования моделей и процедур процесса принятия решений;

гапниазацш! тенпхко-экгаюмкчоскизс пошигай фрпгдионировлгагя горно» о предприятия за счет изменения действующих процедур принятия решений и силения роли динамических управляющих воздействий;

адаптации действующего на горном предприятии процесса принятия управляющих решений к быстроизменяющимся внутренним и внешним условиям функ-(ионирования.

Каждый из перечисленных типов целевой ориентации системы управления не трицает предыдущего, а включает его как необходимую предпосылку развития истемы управления: от баланса к оптимуму и далее к самоорганизации, от ре-урсного аспекта к целевому и далее к адаптации. Соответственно расширяется иапазон условий, в которых система должна эффективно функционировать.

Актуальность построения СОПР предприятий открытого горного произведет -а кроме перечисленных выше основных целей автоматизации управления гор-ых предприятий, работающих в специфических современных условиях, диктует ели, связанные с эффективным использованием автоматизированной системы правления на практике.

Эти цели определяются: гносеологическими свойствами автоматизации про-есса принятия управляющих решений; современным уровнем автоматизации |ункций управления; современным уровнем использования автоматизированных |ункций управления в производственных условиях.

С позиций метапланирования СОПР должна обеспечить на практике наиболее })фективное согласование автоматизируемых функций процесса принятия управ-яющих решений с действующими на горных предприятиях условиями производ-гва за счет новых методологических подходов к построению математического и рограммного обеспечения СОПР.

С позиций метаруководства построение эффективной автоматизированной нформационно-советующей системы управления требует обязательного встраи-

вания моделей СОПР в сеть реально существующей технологии принятия упра ляющих решений горного предприятия.

Особенности СОПР как нового класса автоматизированных информациош советующих систем управления определяются прежде всего особенностями построения адаптационного механизма на основе принципов метауправления открытого горного производства (рис.1).

Предлагаемый подход отличается от традиционных методов построения ар тационного механизма объединением принципов и методов автоматизации фу: ций управления со сложившейся на практике технологией принятия комплексн многократно тглаоовываемьиЕ, управляющих решений на основе иршгадпя. тр мерной иерархии метауправления открытого горного производства.

С позиций одного вида иерархии - иерархии описания - процесс принятия у рякюшщих решений на горных предприятиях традиционно имеет один уровен На этом уровне способы достижения целей; способы мотивации, распределен!! преобразования ресурсов, которыми располагает производственная система, о ределяют альтернативы управляющих решений.

Предложенный автором подход расширяет процесс принятия решений за с раскрытия иерархии описания метауправления. В этом случае назначение ново уровня процесса принятия решений - уровня "Адаптация" - это сужение множе ва неопределенностей, включающего в себя все незнание метаруководства о пс дении системы и отражающего все гипотезы о возможных источниках и типах ких неопределенностей и способах их устранения.

Назначение уровня "Самоорганизация" - это коррекция структуры, функщ процессов на нижерасположенных уровнях таким образом, чтобы по возможн* ти приблизиться к главной цели управления предприятием открытого горного производства.

Принципиальной особенностью автоматизированных СОПР является инте] рация управляющих решений на базе распределенной обработки данных и сел ПЭВМ. Интеграция определяет структуру информационных потоков и их временные параметры; координирует функции персонала сферы управления и его взаимосвязи; диктует изменения показателей и форм документов и их оборота

орном предприятии; видоизменяет методики планирования и принятия управляющих решений.

Предлагаемая концепция построения СОПР, выбирая принцип интеграции в ачестве доминирующего организационно-технологического принципа, расформирует организационную иерархию и целевую направленность общеси-генвых к зкетюшгко-иетодмогпческнх принципов построения автшитширо-анных информационно-советующих систем управления предприятий открытого орного производства, которые теперь прежде всего связаны с:

согласованием и координацией во всех видах иерархий информационных по-оков, функций и задач процесса принятия управляющих решений;

совмещением и согласованием в иерархии принятия решений автоматизируе-[ых и неавтоматизируемых функций управления;

реализацией на практике в организационной иерархии горного предприятия птимизационных принципов управления.

Анализ особенностей построения адаптационного механизма автоматизиро-анных СОПР в сети ПЭВМ показал, что выбор приоритета интеграционных ринципов в процессе построения СОПР обеспечивает эффективность примене-ия автоматизированной системы на практике как результат совершенствования ачества, динамики, комплексности управляющих решений индивидуального и оллективного пользователя.

Структурный анализ классификационных признаков СОПР предприятий открытого горного производства

На основе структурного анализа в диссертационной работе выделены классы бъектов управления, задач, методов автоматизированных СОПР предприятий ткрытого горного производства. Установлено, что класс объектов управления бъединяет процессы и ресурсы производственной, хозяйственной, коммерческой еятельности добывающих, перерабатывающих, сопутствующих предприятий ткрытого горного производства.

Анализ классификационных признаков объектов управления автоматизиро-анных СОПР предприятий открытого горного производства показал возмож-

ности расширения класса объекта и, как следствие, создания генераторной сис мы оптимизационных алгоритмов на базе имитационного моделирования абст рактных аналогов. Принципы построения предлагаемой генераторной систем! основываются на концептуальном единстве проблем экономики в современны; рыночных условиях; подобии методологического и математического обеспече ния процессов принятия управляющих решений различных предприятий и вид| деятельности; возможности стратификации объектов управления до такого ур< ня абстракции, который позволяет использовать их оптимизационные алгорит мы в качестве унифицированных типовых методов принятия решений различи отраслей народного хозяйства.

Класс задач автоматизированных СОПР предприятий открытого горного производства определяется целями функционирования горных предприятий, главная из которых в современных условиях - выживаемость, обеспечивающая достаточно продолжительное эффективное функционирование горного предп] ятия.

Структурный анализ класса задач с позиций метауправления подтвердил н( обходимость создания адаптационного механизма для решения задач структур ной и параметрической оптимизации и, как следствие, потребовал создания сп циальной методики проектирования автоматизированных СОПР, в которой кс статировал дуализм метаруководства в классификации задач между разработч ком и пользователем и определил пути разрешения проблемы посредством раз работки сценария предпроектного и календарного согласования с пользовател состава, содержания комплекса задач, стоимости программного и техническог обеспечения, гарантирующего долговременное эффективное использование ав томатизированной системы на практике.

В классе методов СОПР предприятий открытого горного производства основное место занимает математическое моделирование. Проведенный анализ структурно-алгоритмических компонент моделей позволил определить качественный характер их влияния на итоговые характеристики СОПР и подтвердил доминирующую роль динамических имитационных моделей в реализации на практике адаптационного механизма нового класса автоматизированных информационно-советующих систем управления открытого горного производсп

Синтез функциональном структуры СОПР предприятий открытого

горного производства

На основе проведенного комплексного анализа предложена общая схема омплектации автоматизированных СОПР, которая объединяет базу моделей >к(Е^)); распределенную базу данных |„, пеМ,,/е1 ; программное обеспечение даптационного механизма.

База моделей состоит из имитационных динамических моделей двух видов:

Ок - локальных объектов управления предприятий открытого горного про-зводства;

Е(7) - абстрактных аналогов различного вида процессов, используемых в роцедурах принятия управляющих решений.

База данных содержит информацию, необходимую для поддержки много-ровневого процесса принятия решений, и является общим источником ин-юрмации для всех ¡-х, / е /, пользователей автоматизированной системы.

Адаптационный механизм состоит из:

Ео .специализированной имитационный системы, обеспечивающей проведение модельных экспериментов;

Е( ) - механизма комплектации имитационной модели в зависимости от конкретной задачи принятия решений;

g(x*) - механизма преобразования результатов модельной имитации в зависимости от запрашиваемой пользователем формы представления информации; - общесистемного сценария активного диалогового интерфейса пользователя;

Е(1) - механизма администрирования процесса принятия решений в сети ПЭВМ.

диссертационной работе разбираются основные свойства и особенности струк-у'рно-функциональных компонент СОПР. Условия эффективного использования даптационного механизма связаны с:

многомерной стратифицированной моделью объекта управления гор производства;

учетом в процедурах принятия решений неопределенности характери объекта управления, так и исходных положений процесса принятия упра решений;

нестационарностью и стохастичностью поведения ряда производстве процессов и процессов экономики горного предприятия;

нелинейными алгоритмами управления.

Сложность реализации перечисленных проблем разрешается в СОПР ством динамического имитационного моделирования с позиций метаупр открытого горного производства.

Эффективность базы моделей Ок(Е^)) СОПР прямо связана с реализ сшшш, опгнмнзлцнданых» жшюшпесш принципов косгронок ж и доведением до каждого ¡-го, / е/, пользователя их возможностей посре активного диалогового интерфейса в('*,£„/).

Эффект сквозной автоматизации управления обеспечивается на прак многоэтапным согласованием и синхронизацией общесистемного сцена]: логового взаимодействия коллективного и индивидуального пользовате.

в сети ПЭВМ с действующей на горном предприятии многоуроЕ технологией принятия управляющих решений |>зм.

По результатам специального анализа выделены требования к динам имитационным моделям базы моделей СОПР, основные из которых - уч< фики реальных процессов горного производства и формирования качест с позиций пользователя - обеспечивают их применение на практике в ка! эффективного инструментария управленца.

Проведено обоснование выбора языка моделирования имитационны: мических моделей СОПР - языка имитационного моделирования (ЯИМ Отличительная особенность выбранного ЯИМ - структурно-блочный пр интерпретирующий системы пространственного движения модельных оС которая дает, с одной стороны, хорошее образное представление модели объекта управления, а с другой - создает возможность абстрагирования 1 носа модели на другие объекты, обеспечивает реализацию на практике п

[ипов построения адаптационного механизма, а также генераторной системы ¡птимизационных алгоритмов.

Выделены особенности построения прикладного программного обеспечения ктивного интерфейса G(*,|k,/) пользователя СОПР, которое в отличие от тради-[ионных подходов строится с позиций трехмерной иерархии метауправления на азе формализованного описания диалогового сценария, отделенного от со-ержательной части прикладных программ. Такой подход создает механизм ком-оновки активного диалога пользователя E^x.ç^^ijj в зависимости от кон-ретных задач çt и многоуровневых процедур |х как сложную систему с расши-енным набором адаптивных свойств и позволяет реализовать на практике гиб-ую сквозную автоматизацию процесса принятия управляющих решений.

Синтез моделей структурной оптимизации объектов управления

COUP предприятий открытого горного производства

Отличительная особенность всех представленных в диссертации моделей вы-елена на основе структурного анализа класса объектов управления СОПР с озиций метауправления. Эта особенность констатирует, что динамическая ими-ационная модель базы моделей СОПР всегда имеет два вида иерархий -ерархию описания и иерархию принятия решений.

База моделей СОПР содержит два вида программных модулей - модели ло-альных объектов управления и модели абстрактных процессов. В результате беспечивается сборка динамических имитационных моделей комплексных объ-ктов управления по всей технологической цепочке открытого горного произ-одства.

Модели дискретных процессов горно-транспортных работ. Их формализован-ое описание использует методологические подходы динамического програм-ирования . Пусть S - дискретная система, последовательно принимающая К эстояний. Вектор | описывает параметры каждого к-го состояния. Для горно-ранспортных работ

Ï=£(N,M,U„ Ai), (1)

где К,М - количество горного, транспортного оборудования;

- продолжительность дискретного цикла работ горного, транспортного оборудования; М - продолжительность стыковки дискретных циклов работ разнородного оборудования в комплексном горнотранспортном процессе. Требуется найти оптимальное управление Хк, при котором показатель эффективности обращается в максимум, т.е.

^тах^ф,,!). (2)

где хк - вектор управляющих решений распределения технологического транспорта для обслуживания горного оборудования; - значение критериальной функции, оценивающей качество организации комплексного горно-транспортного процесса. Согласно принципу оптимальности динамического программирования

(3)

где Е, - оптимальное значение целевой функции к-шагового процесса управления системой 8 и которая определяет структуру динамической имитационной модели системы 8;

X - вектор параметров состояния остальных к-1 шагов системы 3 и который определяет алгоритм оптимального процесса принятия решений в имитационной модели системы 8. Автор согласно принципу трехмерной иерархии метауправления открытогс горного производства трансформирует рекурентные соотношения динамически программирования в блоки иерархии принятия решений и встраивает их в иерархию описания объекта управления.

В диссертации в качестве примера построения имитационных моделей дискретных процессов горно-транспортных работ представлена динамическая имитационная модель работы экскаваторно-автомобильного комплекса (ЭАК Модель структурной оптимизации (1)-(3) ЭАК описывает работу N добычных экскаваторов, которые обслуживаются М автосамосвалами и перевозят добываемые полезные ископаемые на Ь складов по открытому циклу тоткр.

Особенность модели - включение в описание технологии горно-транспортного процесса абстрактного модуля, который согласно принципам многомерной иерархии метауправления и оптимальности динамического программирования формирует в процессе модельной имитации оптимальный алгоритм движения ав-госамосвалов в ритме с производственным процессом. Критерий алгоритма движения автотранспорта по открытому циклу - минимизация простоев экскаваторов и сокращение до минимально возможного уровня простоев автосамосвалов.

Модель работы ЭАК состоит из локальных моделей: работы экскаватора D3, работы автосамосвала Da, таймера Do и записывается следующим образом:

Г >ХЯ0„[т,й[Е(г,А),Щ,хк ех,„;

6 = (0,.D,.D.> (4)

A = (M,V),

где V - объем горно-транспортных работ.

Объединение в структуре модели производственного процесса и процесса тринятия решений, обеспечивающего оптимальное движение автотранспорта, фиводнт к тому, что в модельном процессе структурной оптимизации управле-тя появляются "думающие" экскаваторы и автосамосвалы, которые сами формируют движение автотранспорта по открытому циклу согласно принципу оптимальности динамического программирования.

"Выбор" экскаватором автосамосвала для погрузки запрограммирован в мотели следующим образом. Как только один из экскаваторов закончит вспомогательные работы и готов к погрузке, он "занимает" блок "принятия решений" и хэобщает о своей готовности к погрузке. Первый из прибывших к этому моменту юрожних автосамосвалов будет загружаться этим экскаватором.

В результате простои экскаватора т3 будут минимальны и зависить только от спланированных характеристик работы ЭАК - от количества обслуживающих штосамосвалов, продолжительности маршрутов выбранной технологической ceil дорог Lij, скорости движения по ней автосамосвалов v9 и т.д., т.е.

u = v(<,„.r3(/.s.v„)). (5)

При моделировании собирается статистика о работе каждого экскаватора Д'* = = consf, (6)

Модель работы автотранспорта Da описывает цикл работ автосамосвала t£ алгоритм движения автосамосвала от экскаватора до склада x*ij, процесс проп за движения автосамосвала от склада к экскаватору д tij.

После выгрузки угля на складе автосамосвал "приступает" к прогнозу дви> ния к экскаватору. В модели прогноз реализуется следующим образом. Автоса мосвал, который в модели, написанной на ЯИМ GPSS/330, имитируется отдел! ным транзактом, "входит" в блок "принятия решений" и с помощью блокаЯИ SPLIT расщепляется. В результате вместо одного автосамосвала-родителя поя ляются еще М-1 автосамосвалов-потоков. Все эти М автосамосвалов одновременно движутся разными маршрутами к N экскаваторам. Прибывшие автосам свалы ждут "выбора" их экскаватором. Выбранный автосамосвал загружается лем, а все "мнимые", находящиеся в пути или ожидающие, автосамосвалы выв дятся из модели. В результате формируется оптимальное расписание движения автотранспорта, минимизирующее помимо простоев экскаваторов и простои г тотранспорта.

В процессе моделирования собирается статистика о работе каждого автоса мосвала, т.е.

Д*„ = г,.;<4 к = const, (7)

Третей сегмент модели Dp. таймер ■ собирает статистику ЭАК за смен?: д t=( г э, г a, V(Vi ,^),Сдоп(Цз,Ца)), " (8)

где Сдоп - дополнительные затраты ЭАК из-за простоев экскаваторов и авт самосвалов характеризуют экономические аспекты управления.

Модельная статистика служит основой рекомендаций СОПР для решения конкретных задач управления добывающих предприятий открытого горного г изводства.

Модели дискретно-непрерывных процессов горно-транспортных работ рассмотрены в диссертации на примере работы перегрузочного пункта (ПП). Отл чительная особенность модели - объединение динамических моделей разнород ных элементов объекта управления на основе механизма комплектации имита1 онной модели СОПР в зависимости от конкретной задачи с позиции метаупра] ления. Эта особенность позволяет для ПП - связующего звена комплексно

о процесса управления - координировать работу обслуживающего автомобиль-ого и железнодорожного транспорта, как в зависимости от условий и требова-ий управления конкретного горно-транспортного комплекса, так и управления рузопотоками полезного ископаемого по всей технологической цепочке добы-ающего предприятия открытого горного производства.

Модель (1)-(3) работы ПП описывает динамику работы автомобильно-желез-одорожного комплекса и состоит из трех сегментов:

б = (Оа,Ож,Бо),

где Оа - модель работы автотранспорта;

Эж - модель работы железнодорожного транспорта; Оо - модельный таймер.

Вектор состояний £ в модели равен

где N - количество автосамосвалов, обслуживающих ПП;

М - количество прибывших на ПП железнодорожных составов; п - количество вагонов в железнодорожном составе;

ш - количество загруженных на ПП вагонов; Д Ц: а 6к - щюдолшпеяькоетъ вздамадейегаия автгасЫншьвого, хсшето-

дорожного транспорта на перегрузочном пункте; д 1пп - продолжительность развязки дискретных циклов работ транспортного оборудования в непрерывном процессе прохождения грузопотока через погрузочный пункт.

Показатель эффективности в модели равен :

¿(Я.!) = />(ыпг(С)„ „ г),^,, яж)\

где (Зскп - предельный объем выгрузки угля на ПП; 8 - количество разгрузочных площадок; qa - объем выгрузки угля из автосамосвалов; цЖд - объем угля, загружаемого в вагон.

Модели непрерывных процессов обогащения рассматриваются как частньи случай моделей дискретных процессов, при условии, что определен и выделен дискретный цикл работ. В этом случае основные акценты структурного моде! рования объекта управления переносятся на описание вектора состояния | .

Синтез динамических имитационных моделей структурной оптимизации н рерывных процессов обогащения отличается описанием агрегатов перерабать ющего предприятия с позиций их функционального назначения и восггроизво; вом динамики прохождения и трансформации продуктов обогащения по arpei там согласно условиям качественно-количественной схемы обогащения в зави мости от случайных показателей как поступающего на перерабатывающее пр приятие потока сырья, так и параметров оборудования. Эта особенность обес чивает использование результатов модельной имитации в практике управлен] технологическим процессом перерабатывающего предприятия с позиций раз; ных уровней метауправления.

В диссертации в качестве примера построения имитационных динамичесю моделей непрерывных процессов рассмотрена модель технологического проц* обогатительной фабрики (ОФ):

i'>xao„(m,D(E(z)i)),xtexio„;

Ц?,А5(Д)) ;

А = (Q,y,Ae>y,M,p,v) ,

где Z - технология обогащения с фиксированной схемой и заданным

уровнем результирующих показателей одного цикла обогащен»!

А - показатели процесса обогащения;

а ,ш - показатели, режим работы агрегатов фабрики;

Q,r,A,W - объем, выход, зольность, влажность продуктов обогащения;

V, М - количество воды, магнетита;

p,v - плотность магнетитовой суспензии, флотопродуктов.

Динамическая имитационная модель ОФ (9) построена с помощью ЯИМ GPSS , возможности которого позволяют имитировать движение потоков в сложных сетевых структурах с циклами на базе единичного элемента потока -транзакта. В этом случае используется блок SPRIT, после прохождения через который транзакт исходного моделируемого потока расщепляется на необхо/:

эе количество транзактов-потомков, которые далее продолжают свое собствен-)с движение в модели в соответствии с заданной технологией обогащения. Ими-щия замкнутых производственных циклов 1 в модели обеспечивается автома-[ческим отсчетом системного времени интегратором ОРБЗ; записью резиден-юго и транзитного времени каждого транзакта; синхронизацией движения тран-ктов, имитирующих движение всех потоков схемы обогащения в системном >емени модели.

Модели стохастических процессов усреднения полезного ископаемого по-

роены в диссертации на основе прикладного метода теории марковских слу-(йных процессов - метода динамики средних. Этот метод позволяет непосред-венно изучать средние характеристики случайных процессов, протекающих в южных системах с большим числом состояний. Модельная статистика в этом [учае служит основой рекомендаций СОПР для структурной оптимизации фавления стохастическими процессами.

Согласно методу динамики средних формализованное представление стоха-ической системы Б не требует определения вероятностей состояния системы в ¡лом, а ограничивается только рассмотрением вероятностей р., состояний ■дельных ее элементов на графе О (?►(/>»)), что позволяет определять для любого эмента I среднюю численность каждого состояния и в каких пределах находится актическая численность имитируемого процесса.

В диссертации в качестве примера имитационной динамической модели сто-[стического процесса рассмотрена модель работы аккумулирующего бункера [астка подготовки угля технологического комплекса ОФ. В модели процесс грузки с помощью реверсивного конвейера описывается потоком рядового ля с одинаковыми дискретными порциями С^вх. Объем загруженного в бункер ля равен числу порций Квх. Эта же величина определяет период имитаций.

Таким образом, система Э состоит из однородных элементов СЬ*. Пе-мешивание угля происходит либо в процессе загрузки (события Уу), либо в юцессе выгрузки (события Ъ]). Стохастический характер процесса шихтовки ля задается вероятностным деревом состояний О (#»(/>»)) •

Формализованное описание модели стохастической системы 8 следующее, сод пая информация модели определяет объем и качество загружаемого в бун-

кер угля £ех; выходная информация - объем и качество перемешанного и выгр

женного из бункера на конвейеры ОФ угля }пер, т.е.

р) •

Имитационная модель работы аккумулирующего бункер

состоит из трех самостоятельных сегментов, т.е.

где Озагр - модель усреднения угля при загрузке в бункер;

Бвыгр - модель усреднения угля при выгрузке из бункера;

Бо - модельный статистик;

С - конструкция бункера;

1»(р») - вероятностный процесс шихтовки угля в бункере;

I - алгоритмы управления работой бункера при выгрузке и загру

Конструкция С усредительного бункера описывается в модели с помощью страктного аналога N условных разделенных по вертикали "загружаемых емк тей". Одна порция угля <3вх при загрузке попадает в какую-то одну определен! емкость.

Алгоритм управления загрузкой угля в бункер характеризуется случайной личиной ¡вх с законом распределения Р(1Вх), с математическим ожиданием М[ь среднеквадратическим отклонением о- ¿вх и которая может принимать значени 1 до И, т.е.

¡.* = {р{14м[Цыт).

Процесс перемешивания £к(р„) описывается в модели с помощью абстракт го вероятностного процесса,

= 4„ (Пер, Выб),

где Пер - степень перемешивания;

Выб - выбор порции перемешивания.

Степень перемешивания Пер при загрузке моделируется с помощью случ< ной величины тПер1 , тпер1=(Р(тшр1),М[тпер1], О ШперО, которая может принимать значения от 0 до N. При Шпер1=0 - перемешивание не произошло. При глпер!"! - происходит перемешивание с одной порцией угля. При тПер1=2 - пер

мешивание с двумя порциями. При ШпеР1=М - перемешивание со всеми порциями укладываемого слоя угля.

Выбор порции перемешивания Выб при загрузке моделируется с помощью случайной величины У=(У1,У2,Уз), где У\ - характеризует процесс перемешивания либо в засыпанном слое, либо в укладываемом; Уг, Уз - соответственно перемешивание в укладываемом слое с порциями слева, с порциями справа.

Случайная величина У1 принимает значение 0 или 1 с вероятностью уш V 2, V1+ V 2=1. Вероятность у 1 - вероятность перемешивания в засыпанном слое - зависит от крупности угля и высоты падения загружаемой порции. Предполагается, что чем крупнее куски угля загружаемой порции, тем сильнее перемешивание по глубине слоев, т.е. тем вероятнее перемешивание в ранее засыпанном слое.

Случайная величина Уг, Уз может принимать значения от 1 до N. Закон рас-предглетня УаР Уиавяап от конструкции бункера, номера н последоватсяшооти загрузки во входное отверстие бункера. Задать для Уг, Уз закон распределения не представляется возможным, поэтому в модели закон распределения имитируется абстрактным итерационным процессом, на каждом шаге которого случайная величина Уг, Уз принимает значения 0 или 1 с вероятностью V з и у 4, V з+ V 4=1. Вероятность у з - вероятность перемешивания с левой порцией укладываемого слоя - зависит от конструкции верхней части бункера и от крупности угля.

В процессе моделирования вычисляется новое значение показателей качества угля как результат перемешивания по следующим формулам: 02 =т"|0, = 0ю(тпе„,+1);

ИГР, ! "... у = = Уг,;

Г"" 02 гп„.„+1 ¿Г»

тя<ч/ +1

ЕМ Л,Р= С,« '/ = 1'2'

Иг,

м

где О,,г,,А, - объем и показатели качества 1-й перемешиваемой порции;

1 - индекс перемешивания при загрузке, выгрузке. Качество работы аккумулирующего бункера в модели оценивается с помощью коэффициентов перемешивания по зольности и выходу концентрата,

зависящих от усредненных за период имитации показателей качества загружа мого и перемешанного угля:

к M

" М[Д,]' ' м[г„}' В диссертации доказываются обоснованность и достоверность результате моделирования посредством калибровки модели под рабочую нагрузку конкр ного перерабатывающего предприятия.

Результаты анализа серии имитационных экспериментов в зависимости от терминированных и вероятностных характеристик показателей различного bi процессов открытого горного производства подтвердили работоспособность имитационных моделей.

Сравнение при одинаковом уровне информационной определенности ретр пективных решений управленца и модельных рекомендаций показали прирос экономической эффективности последних.

Синтез моделей параметрической оптимизации объектов управления COUP предприятий открытого горного производства

В диссертационной работе предполагается, что имитационные динамичес модели параметрической оптимизации используются, когда описание произвс ственного процесса в явном виде не раскрывается. В этом случае объектом мс лирования становятся различного вида процессы планирования. Если объекте моделирования являются различного вида процессы принятия решений, связа ные с регулированием комплексного производственного объекта или коордш цией разнообразных процессов производственно-хозяйственной деятельности модели параметрической оптимизации образуют семейства структурных и па] метрических моделей, каждая из которых описывает поведение комплексного объекта управления с точки зрения различных уровней абстрагирования. Таю модели уже содержат все три вида иерархий сложных систем.

Модели планирования ресурса горно-транспортных работ имеют традиционную общую постановку, формализация которой может быть сведена к нелинейной оптимизационной задаче:

min Сдап(х,у) (10)

л условии

о (Х.у) = ¿0, = 2 <??5* = у.а.,) 5 О,.,.

= {а,,аи}; = у.;(..„>,); «•,., = ({у и-.Ч]

х,у е {1Д,Кпарк,Мпарк},

где 1Д - количество типов экскаваторов, автосамосвалов;

Ипарк.Мтрк - общее количество горно-транспортного оборудования; п - количество отрабатываемых в смену забоев;

<3к - запланированный объем добычи экскаватором в к-м забое;

х,у - запланированный ресурс горно-транспортного оборудования;

1у1. тл.тшн - динамические показатели работы ЭАК;

- производительность экскаватора ¡-го типа, грузоподъемность автосамосвала ]-го типа; ак.аи - геолого-технологические характеристики к-го забоя, технико-геологические характеристики (к,1 )-го маршрута.

Оптимизационная задача (10)-( 11 ) может быть решена с использованием из-тных алгоритмов целочисленного программирования. Однако реализация ал-1итма задачи планирования связана с рядом трудностей и прежде всего с раз-жосгыо задачи. Вторая трудность - построение аппроксимирующих функции [объема работ О = Г(Х;У;((и;д!,;аи) икритерия Смл = Г(Х;у;^,;д,;аи) , описывающих |Жный динамический процесс и в которых параметры /,д,а в общем случае яв-этся стохастическими. Точность аппроксимации этих функций определяет ность решения задачи планирования и в ряде случаев может давать непра-[ьные или практические неприемлемые решения.

гдлагаемый автором подход разрешения проблемы - это объединение процес-юиска наилучшего варианта плана (х,у) с процессом вычисления табулиро-ных значений критерия сл„(х,у) и ограничений <3(х,у) комплексного процесса нирования на базе имитационной динамической модели локального объекта явления - модели ЭАК (4)-(8).

Такой подход приводит к созданию моделей, описание которых определж не набором показателей работы системы, как при применении численных мет дов математического программирования, а описанием элементарных операц технологии их взаимодействия. В результате моделирующий алгоритм стано: ся структурно и динамически соответствующим реальной системе, а исследо! ння на модели - аналогичные экспсрнмсатаяьным втавдшшшвн в натуре, I особенность обеспечивает адекватность описания моделей параметрической ( тимизации и служит гарантом практической применимости модельных решен СОПР.

Модели распределения ресурса горно-транспортных работ на карьерном п

рассмотрены в диссертации как пример многокритериальной задачи операти] го планирования. Отличительная особенность такой модели - введение много уровневой иерархии процесса принятия решений и объединение в рамках иер хии этапов: комплектации горно-транспортного оборудования ЭАК на смен; распределения его по забоям и экскаваторам, технико-экономической оценки выполнения запланированной работы -, в единую динамическую имитационн систему, обеспечивающую получение компромиссного решения с максим алы возможной производительностью автотранспорта.

Комплексная модель параметрической оптимизации в отличие от традици ных подходов рассмотрения многокритериальной задачи принятия решений I форме пространства с отношением и использования формальных теоретико-г ровых способов сужения области компромисса предоставляет пользователю СОПР инструментарий - модель и связанный с ней диалоговый интерфейс - т следования области компромисса в зависимости от устанавливаемого им при тета критериев. Эта особенность модели обеспечивает получение наилучшего компромиссного решения с приемлемой для практики точностью.

Модели управления производственной себестоимостью перерабатывающе! предприятия строятся как комплексные модели, объединяющие процедуру ко динации управляющих решений и имитационную модель объекта управления

В диссертации приведено построение модели локального объекта управле и процедуры координации управления производственной себестоимостью на мере ОФ. Матричная имитационная модель ОФ описывает параметры тех

Иерархия описания

информационная система Преобразование

Движение информации

Адаптационный механизм СОПР

Активный диалоговый интерфейс

Рис. 1 Особенности построения автоматизированных СОПР на основе принципа трехмерной иерархии метауправления открытого горного производства

гических операций обогащения как функции элементов производственной се-стоимости. Управление в модели формируется на базе абстрактного аналога, шичественная оценка показателей управления характеризуется традиционным казателем экономического анализа - индексом У, который определяет отноше-е модельного значения показателя к плановому.

Для решения задачи параметрической оптимизации вводится двухуровневая рархия процесса формирования модельных управляющих решений. Верхний овень определяет стратегию управления для ОФ в целом. На нижнем уровне с етом общесистемных требований управления и возможностей его реализации бнраетея управление но текиомгичееюш операциям обогащения.

Взаимосвязь показателей управления верхнего уровня определяет критерий тачи - себестоимость - и описывается по формулам матричной модели ОФ. онмосвшь показ-атапей украшения нижнего уровня определяется етр>х1урой чественно-количественной схемы обогащения.

В процессе имитации формируется множество вариантов выполнения произ-дственной программы. Сформированные варианты проверяются по качеству одукции и по соответствию заданной структуре затрат. Если полученный ва-ант не удовлетворяет условиям проверки, то он исключается из рассмотрения, щустимые варианты проверяются по критерию минимизации себестоимости.

В диссертации обоснованность и достоверность управляющих решений под-грждается результатами имитационного моделирования для конкретного пе-рабатывающего предприятия.

Модели планирования прибыли перерабатывающего предприятия. Предло-на эконометрическая модель производственно-хозяйственной деятельности Е>, которая отличается нетрадиционным представлением экзогенных, эндоген-:х переменных. В модели СОПР идентификация переменных производится с подий лица, формирующего экономическую политику производственно-хозяйст-щой деятельности перерабатывающего предприятия, что позволяет использо-гь модель в процессе принятия управляющих решений применительно к новым гномическим отношениям в условиях рынка.

Модели коррекции производственного плана по прибыли перерабатываю! предприятия, отличительная особенность которых - формирование в процесс разработки производственной программы нескольких наилучших модельньи риантов плана - создают совместно с возможностями активного диалогового терфейса пользователя СОПР реальные условия внедрения на практике гибю гаггуациеиного управлении.

Модели коррекции производственного плана по прибыли многономенклатурного сопутствующего предприятия горного производства, особенность кот рых - объединение имитационных моделей локального объекта управления и страктных модельных аналогов процедур принятия решений экономической литики предприятия - позволяют организовать эффективную технологию пр] тия управляющих решений в условиях неустойчивого спроса. Модификация делей позволяет получить рекомендации поддержания прибыли в условиях н< тойчивого рынка сырья и комплектующих материалов.

Функциональный синтез автоматизированных СОПР

добывающих предприятий открытого горного производства

В диссертации на основе сформированной концепции построения автома' зированных СОПР и разработанной базы моделей проведен синтез функцио нальных структур СОПР для основных видов предприятий открытого горнот производства.

Функциональная структура СОПР добывающих предприятий открытого ного производства определяется прежде всего комплексным характером объ( управления, связующим звеном которого являются грузопотоки полезного и< паемого.

Разнообразие производственных процессов объекта управления и специф системы управления добывающего предприятия, которая обусловлена динам ностью технологии открытых горных работ и необходимостью постоянного гласования оперативных и текущих задач с перспективными целями рабочей ны месторождения, не позволяют провести декомпозицию функций управлен

юрудованием, грузопотоками и выполнением производственной программы без 1тери качества управляющих решений.

Эта особенность с позиций метауправления открытого горного производства ¡условливает представление функциональной структуры СОПР добывающих >едприятий как комплекса взаимосвязанных задач локальных объектов управле-[я, имеющих общий уровень иерархии описания и принадлежащих различным овням иерархии принятия решений (рис.2.).

Предложенный подход реализован в комплексе следующих методик.

Методика синтеза функциональной структуры процесса принятия решений идотшво-днтетчеревдго управления { ОДУ) щрю-травгорршош кошгааава ТК) раскрывает методы и условия реализации на практике принципа трехмер-1Й иерархии метауправления открытого горного производства. В методике по-1Мо уровня собственно ОДУ, формирующего решения, вводятся уровни адапта-[и и самоорганнзации ОДУ. В результате методика совершенствует технолога принятия управляющих решений, расширяет традиционные постановки за-ч и позволяет решать их в зависимости от размещения оборудования на карь-ном поле, ситуационной обстановки, результатов фактического выполнения 'оизводственной программы. Эта особенность методики улучшает как качество анируемых решений ОДУ ГТК, так и эффективность их применения в процессе утрисменного регулирования.

Методика верификации имитационных динамических моделей локальных ъектов управления рекомендует с целью адаптации метапланирования вместо адиционной одноразовой проверки модели и ее информационного обеспече-я включение в действующую на горном предприятии технологию принятия ре-:ний новых задач, использующих схемы модельных экспериментов верифика-и для регулярной количественной оценки и коррекции информационного обес-чения ОДУ ГТК при изменении производственной обстановки на карьерном ле, а также в зависимости от стохастических показателей работы персонала 'К и диспетчерской службы карьера.

Методика СОПР решения регулярно действующей на горнодобывающем едприятии задачи оперативного распределения автосамосвалов по экскавато-м при заданных на смену видах и объемах работ отличается тем, что за счет

предоставляемой коллективу пользователей возможности обращения к базе делей обеспечивает многоуровневое согласование планового задания ОДУ I позиций метаруководства.

Методика размещения перегрузочных пунктов на карьерном поле с пози метапланирования представляет задачу принятия решений как задачу самоо низации ОДУ ГТК. Она выбирает наилучшую рекомендацию изменения сет: перегрузочных пунктов, а также корректирует работу ГТК в зависимости с требований системы управления более высокого уровня организационной иерархии. Эта особенность методики обеспечивает координацию процессог различных уровней иерархии принятия решений и направлена на совершено ванне системы управления добывающего предярштга в целом.

Нсаодмусмыс в разработанных мещанках шшгаваршнпше процедуры гоуровневого согласования различного вида процессов принятия решений, г также состав показателей моделей объектов управления отличаются тем, чт< ориентированы на усиление роли экономических критериев и обеспечивают приведение действующей на добывающих предприятиях технологии принят! решений в соответствие с новыми экономическими условиями рынка.

Экономическая эффективность разработанных методик СОПР подтверж ся в диссертации результатами решения задач для конкретных добывающих предприятий открытого горного производства.

Функциональный синтез COUP перерабатывающих

предприятий открытого горного производства

В диссертации многомерная иерархия структурно-алгоритмических комг нент СОПР перерабатывающих предприятий открытого горного произволе] рассмотрена на примерах участка подготовки сырья и обогатительной фабр

Управление подготовкой сырья перерабатывающего предприятия отличг стохастическим характером и необходимостью принимать сложное многоце решение в условиях неопределенности.

Основным направлением совершенствования технологии подготовки сьц базе СОПР должно быть иерархическое упорядочение процесса принятия ]

База моделей..............................

Элементы объекта управления

Блок 1

Модель работы экскаватора

Блок 2

Модель работы автосамосвала

Блок 3

Модель работы

ж/д состава

Блок 4

Модель использования ПП

Блок 5

Модель плановика склада

Блок 6

Модель контроля качества груза

Блок 7

Модель аварий автосамосвала

Механизм комплектации

Блок 8

Модельный статистик

Блок 9

Модельный таймер

БлокЮ

Модельный аналог процесса выбора экскаватора

Блок11

Модельный аналог процесса выбора типа автосамосвала

Блок12

Модельный аналог размещения г/трансп. оборудования

Блок13

Модельный плановик

Блок14 Блок15

Модель- Модель-

ный ный ана-

аналитик лог процес-

са комп-

лектации

автосамо-

свалов

'Йёрар'хйя принятия решении. III уровень

Перспективное планирование Самоорганизация

Оценка информационного обеспечения ОДУ ЭАК

Технико-экономическая оценка размещения 1Ш на карьерном поле Блок20: Модель ПП

* Блок17 Блок14

11 уровень

Текущее планирование Адаптация

Комплектация ЭАК на смену

/

/

Блок18: Модель э/пЭАК

Блок15

Блок 8

Блок19: Модель ЭАК

Блок16

БлокЮ

Блок11

Блок12

Настройка модели по размещению ЭАК на карьерном поле

Текущее планирование использования парка г/тр оборудования

Согласование динамики работы автомобильного и ж/д транспорта

Iуровень

Оперативное планирование ОДУ Выбор способа действия

Блок 16: Модель ЭАК

Блок 1

Блок 7

Блок 2

Блок 5 Блок 6

Блок 7

Блок 9

Блок 3

Оперативное планирование производственной программы ЭАК

Настройка модели по динамике производственного процесса

Технико-экономическнй анализ ЭАК

Блок17: Модель пп

Блок 9 Блок 8

Блок2 Блок 3 Блок 4

11

Диспетчерское регулирование работы ЭАК

Технико-экономический анализ работы ПП

Пользователь

Производственный процесс

U

Рис.2. Общая схема многомерной иерархии структурно-алгоритмических компонент СОПР добывающих предприятий открытого горного производства

й и интеграция типовых элементов управленческого цикла в рамках вводимой эархии.

Исходные положения реализованы в диссертационной работе взаимосвязан-м на основе принципов метауправления комплексом методик, использующих итавдкзнвук» даяшисскую модель работы аккумузи1р>'1ои}аго бункера для: прогноза качества показателей перемешанного в бункере полезного шздапае-го в зависимости от качества поступившего сырья;

оценки качества усреднения аккумулирующего бункера в зависимости от ве-ятностных показателей потока сырья, экспертных оценок составляющих стоха-1ческого процесса шихтовки, инженерных оценок параметров усреднительного орудования;

подготовки рекомендаций для рабочих методик оператора пульта управления рузочно-разгрузочных механизмов участка подготовки сырья. С позиций многомерной иерархии метауправления перерабатывающего гор-го производства модель ОФ должна обеспечивать совершенствование процесса инятия решений как за счет оптимизации управляющих решений, так и за счет женного влияния результатов моделирования на оптимизацию отношений эко-■.шческих, организационно-технологических, производственных подсистем ОФ ¡личных уровней.

Концептуальная неоднозначность цели построения модели ОФ, обусловлен-1 наличием противоречивости и дуализма в самом процессе выбора и формации цели; сложность ОФ как объекта управления; большое количество сто-гтических и неформализуемых факторов требуют введения многоуровневого 1сания ОФ.

Функциональная структура СОПР перерабатывающих предприятий открыто-горного производства разработана в диссертации на основе стратифициро-шой модели ОФ, объединяющей динамическую имитационную модель техно-пческого процесса, матричную имитационную модель производственного зцесса, эконометрическую модель производственно-хозяйственной деятель-гги.

Предложенный подход реализован в методиках:

оптимального планирования производственной программы по себестоим на основе матричной имитационной модели;

планирования программы производственно-хозяйственной деятельности прибыли на основе эконометрической модели;

диагностики процессов обогащения с помощью динамической имитацио: модели технслошчоасого процесса ОФ;

многовариантной технологии коррекции производственного плана по пр ли с позиций метауправления.

Использование методик СОПР позволяет организовать гибкий и мобилы процесс планирования производственной программы; согласовывает ресурс] предприятия с динамикой внешних воздействий и обеспечивает устойчивое <] ционирование горного предприятия в современных условиях рыночной экон ки.

Внедрение результатов исследований

Внедрение автоматизированных СОПР предприятий открытого горного изводства с развитыми информационными, программными и техническими средствами имеет государявеюкж шцвалыю-пшшпгаескре значен» в фор» вании единого информационного представления энергетических ресурсов ст для дальнейшего ее развития по пути научно-технического прогресса.

Сквозная автоматизация управления на базе СОПР предприятий открытс горного производства будет иметь важное социально-экономическое значен; повышении экономической эффективности топливно-энергетического комш страны за счет перевода на качественно новую ступень развития компьютер] технологий принятия решений и перехода персонала предприятий на новые формы интеллектуального труда в едином информационном сообществе.

Анализ перспективных проблем развития автоматизированных СОПР по зал, что основные положения концепции построения предлагаемых систем -принцип непрерывного развития сложной самоорганизующейся системы; ко цептуальное единство математического и программного обеспечения различ объектов управления; методологическое и организационное согласование кс

:кса программных и технических средств в сети ПЭВМ - обеспечивают воз-жность переноса опыта разработки систем на объекты управления других )аслей народного хозяйства.

Накопление опыта моделирования абстрактных аналогов базы моделей |ЦР позволяет формировать генераторную систему оптимизационных ал->итмов СОПР предприятий открытого горного производства, обращение к юрой обеспечивает эффективное построение и внедрение апробированных целей и алгоритмов СОПР других отраслей в практику управления открытого >ного производства.

В диссертации были рассмотрены разработанные и внедренные под руковод-ом автора автоматизированные СОПР:

добывающего предприятия Полтавского горно-обогатительного комбината; добнваюэдсто» п^^м&ятьгаакаиего предприятия производственного объедини "Я кутуголь";

перерабатывающего предприятия производственного объединения эрезантрацит";

предприятий многономенклатурного производства г.Москвы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана концепция построения нового класса автоматизированных [юрмационно-советующих систем управления - автоматизированных систем «печения принятия решений ( СОПР) - на основе принципов метауправления рытого горного производства.

2. Предложена схема комплектации структурно-алгоритмических компонент птационного механизма СОПР на базе динамического имитационного моде-ювания, которая обеспечивает эффективную поддержку процесса принятия являющих решений как на стадии формирования и выбора альтернатив спо-а действий, так и на стадиях адаптации и самоорганизации, 'азработанные на основе принципа трехмерной иерархии метауправления национальные структуры и методики автоматизированных СОПР для различ-о вида предприятий открытого горного производства создают функциональ-

но полный базис сквозной автоматизации многоуровневого процесса приня управляющих решений.

4. Разработанные модели структурной и параметрической оптимизации < ектов управления открытого горного производства позволяют перевести де! ствующие технологии принятия решений на передовой научно-технический ; вень и обеспечить устойчивое функционирование горных предприятий в сов наших условиях рынки.

5. Разработаны принципы построения базы моделей СОПР предприятий крытого горного производства на основе объединения имитационных модел локальных объектов управления и модулей абстрактных аналогов. Расшира рамок применения подхода определяет концепцию развития СОПР за счет с дания генераторной системы оптимизационных алгоритмов и переноса опыт моделирования на объекты управления других отраслей народного хозяйств

6. Основным практическим результатом работы является разработка на < ве проведенных исследований автоматизированных СОПР предприятий отк] го горного производства и широкое внедрение автоматизированных СОПР: горных предприятиях и предприятиях других отраслей народного хозяйства.

Основные положения диссертации опубликованы в 60 работах, основныи которых являются следующие:

1. Гладышевская Г.Н. Приближенное решение задачи Келли // Исследо! операций: Сб. н-т. ст. ВЦ АН СССР,- М., 1976,- Вып. 5,- С. 23-31.

2. Гладышевская Г.Н. Методология совершенствования механизма упр. ния отраслью с помощью имитационной модели // Совершенствование систе управления эффективностью производства ГА с применением АСУ и ВТ: Тр всесоюзн. н-тконф,- М. 1981.- С. 17-21.

3. Мелькумов Л.Г., Гладышевская Г.Н. Управление перспективным раз] тием автоматизации процесса принятия решений // Применение ЭВМ в упра нии горнодобывающей промышленности: Тез. докл. Всесоюзн. н-т. конф. В! ИУголь.- М., 1984,- С. 28-29.

4. Гладышевская Г.Н. Модель информационной структуры отраслевой ИАСУ Вопросы разработки общесистемного обеспечения ОАСУуголь: Труды ШИуголь,- М., 1984,- С. 9-20.

5. Создание системы оперативно-диспетчерского управления шахты в рамках тегрированной АСУ производственного объединения /Л.Г.Мелькумов, В.А.Ан-:юв, Г.Н. Гладышевская, Т.И.Краевская // Организация проектирования и едрения систем ОДУ и АСУТП на угольных шахтах и карьерах: Бюлл. коорд. итра ИнтегАСУуголь,- ПНР, Катовицы, 1985,- 28 с.

6. Гладышевская Г.Н. Модельная оценка степени развития отраслевой много-овневой АСУ.- М., 1985,- С. 8-22.- Деп. в ЦНИЭИуголь 05.07.85, №3433.

7. Гладышевская Г.Н. Перспективное планирование очередности ввода задач ТУ горного предприятия (шахты ) с помощью многоцелевой диалоговой про-цуры // Актуальные проблемы организиции и управления горным производ-зом: Тез. докл. Всесоюзной н-т конф. МГИ,- М., 1986,- С. 9.

8. Гладышевская Г.Н. Оценка производительности вычислительной системы мини-ЭВМ СМ-4 ИАСУ ПО "Экибастузуголь" в работах по усовершенствова-ю,- М., 1986.- С. 7-15,- Деп. в ЦНИЭИуголь 25.12.86, №3997.

9. Гладышевская Г.Н., Коновалов Ю.Н. Оценка производителности вычислили ой системы на мини ЭВМ СМ-1420 ИАСУ ПО "Экибастузуголь" в работах выбору-М., 1986,-С. 11 -23,- Деп. в ЦНИЭИуголь 25.12.86, №3998.

10. Гладышевская Г.Н. Особенности оценки производительности вычислимых систем на базе мини- и микро ЭВМ для ИАСУ производственным объ-шением " Экибастузуголь" // Интегрированная АСУ производственным объ-тением "Экибастузуголь": Сб. научн. трудов ин-та Гипроуглеавтоматизация,-,1988.-С. 32-39.

11. Гладышевская Г.Н. Снижение себестоимости продукции обогатительной брики разреза " Нерюнгринский " с помощью автоматизированной советую-й системы // Развитие АСУ на угольных предприятиях: Сб. н-т. трудов ГУА,-, 1989.- С. 88-100.

12. Гладышевская Г.Н. Математическая модель управления качеством угля в •сумулирующем бункере углеобогатительной фабрики // Управление производ-

ственными процессами на шахтах, разрезах, углеобогатительных фабриках: н-т. трудов ГУА,- М„ 1989.- С. 114-127.

13. Гладышевская Г.Н. Алгоритм оптимизационного управления работ экскаваторно-автомобильного комплекса по открытому циклу // Системы а матизации и связи для угольных предприятий: Сб. н-т. трудов ГУА,- М., 199 84-97.

14. Гладышевская Г.Н. Имитационная модель работы обогатительной брики разреза " Нерюнгринский " ПО " Якутуголь " // АСУ на угольных пре приятиях: Сб. н-т. трудов ГУА.- М., 1990,- С. 39-54.

15. Гладышевская Г.Н. Использование матричной модели работы обог тельной фабрики разреза " Нерюнгринский " ПО " Якутуголь " для решения чн уяргоняшя себестоимостью продукция ÍÍ АСУ на угольных предприятия н-т. трудов ГУА.- М., 1990,- С. 54-67.

16. ГовдошюскшЕ Г.Н. Оперативное мшгаровашк и регулирование ра экскаваторно-автомобильного комплекса с помощью имитационной модел! Автоматизация и связь на угольных предприятиях: Сб. н-т. трудов ГУА.- М. 1991,- С. 86-99.

17. Гладышевская Г.Н. Оптимизационные задачи оперативного планщ: ния работы экскаваторно-автомобильного комплекса // Совершенствование в угольной промышленности: Сб. н-т. трудов ГУА.- М., 1991,- С. 86-95.

18. Гладышевская Г.Н. Имитационная модель работы перегрузочного : та угольного карьера // Совершенствование АСУ в угольной промышленное Сб. н-т. трудов ГУА.- М., 1991,- С. 148-161.

19. Мелькумов Л.Г., Гладышевская Г.Н. Динамические модели управж производственным процессом открытой добычи и обогащения угля II Mexai ция и автоматизация производства.- 1991, №9, с.19-24.

20. Гладышевская Г.Н. Задача распределения разнотипных автосамосва: смену для рудника Полтавского горно-обогатительного комбината // Совер ствование АСУ в угольной промышленности: Сб. н-т. трудов ГУА.- М., 1991 96-118.

21. Мелькумов Л.Г., Гладышевская Г.Н., Плессер С.А. Оптимизация прибыли огономенклатурного производства // Автоматизация и современные техноло-I,- 1991, №4, с. 15-20.

22. Глейх В.И., Гладышевская Г.Н. Новые возможности для управленца: ди-•шческие модели производства, системы обеспечения принятия решений: Об)/ ЦНИЭИуголь,- М., 1991.- 48 с.

23. Мелькумов Л.Г., Гладышевская Г.Н. Новая технология техннко-шомического управления углеобогатительной фабрики на базе моделирования штоматизация и современные технологии.- 1993, №2, с. 11-17.

.24. Гладышшжая ГМ„. Плессер С.А, Автмвтгаироваявый комплекс задач швлення себестоимостью многопродуктового производства // Автоматизация угольных предприятиях: Сб. н-т. трудов ГУА.- М., 1994.- С. 81-92.

25. Гладышевская Г.Н. Автоматизированный комплекс задач технико-эконо-ческого управления ЦОФ на базе ПЭВМ //Автоматизация на угольных пред-штиях: Сб. н-т. трудов ГУА.- М., 1994,- С. 71-81.

26. Мелькумов Л.Г., Гладышевская Г.Н., Плессер С.А. Автоматизированная (юрмационно-советующая система управления внутрихозяйственным расчетом [Втоматизация и современные технологии,- 1995, №10, с. 11-18.

Личный вклад. Все основные результаты, составляющие содержание дис-тации, получены соискателем самостоятельно . По работам, опубликованным тавторстве, личный вклад состоит в следующем:

3, 5 - модели принятия решений, принципы построения активного диалогово-;штерфейса автоматизированных информационно-советующих систем управ-ия;

21, 24 - модели, разработка концепции построения многоуровневого ин-фейса пользователя автоматизированных СОПР; 9, 19, 22, 23 - модели, концепция построения СОПР;

26 - перспективные задачи, модели, концепция построения и развития автома-ированных СОПР.