РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КАРЬЕРНЫМ АВТОТРАНСПОРТОМ
В данном разделе исследована структура и функционирование ТТК, сформулирована цель управления, выбраны и усовершенствованы критерии оценки эффективности функционирования ТТК при использовании АСОДУ, определены функциональные задачи оперативно-диспетчерского управления, разработана структура АСОДУ и структура информационного обеспечения, разработаны математические модели решения функциональных задач.
Модель задачи управления ТТК представлена как двухуровневая. На основании общего плана на смену по объему вывоза руды и породы осуществляется предварительное определение частных объёмных планов для отдельных экскаваторов, приемных пунктов и перегрузочных площадок. Эту задачу, как правило, решает плановый отдел рудоуправления. Для АСОДУ ТТК эти планы являются входными данными для решения задачи верхнего уровня. В течение смены осуществляется контроль выполнения планов и их корректировка в случае изменения режима работы отдельных объектов погрузки или разгрузки. Задача корректировки - это функциональная задача распределения грузопотоков, которая решается в рамках АСОДУ. Математическая модель данной задачи разработана с учетом возможности быстрого перерасчета грузопотоков в реальном масштабе времени. Только в этом случае можно ожидать заметного повышения надежности функционирования ТТК при непредвиденных изменениях режима работы и сохранения гомеостазиса производственной системы.
На нижнем уровне осуществляется непрерывный контроль и управление транспортными средствами по выбранным критериям оценки технологических и экономических показателей работы ТТК в реальном масштабе времени. При этом анализируется отклонение режима работы ТТК от заданного путем сравнения текущего уровня выполнения частных объёмных планов вывоза с плановыми значениями. Величины отклонений учитываются при динамической маршрутизации транспортных средств. Для локальной однокритериальной оптимизации принимаемых решений используется ряд частных критериев оценки работы ТТК. Выбор того или иного критерия диктуется производственной ситуациией и типом объектов погрузки и разгрузки.
2.1. Исследование ТТК, выбор и совершенствование критериев оценки качества его функционирования
Как было сказано выше, автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления карьерным автотранспортом решает нескольких основных функциональных задач, а именно - задачу управления грузопотоками, задачу динамической маршрутизации транспортных средств, задачу комплексной оценки эффективности функционирования ТТК. Существующие системы [40] обеспечивают диспетчера ТТК большим количеством данных по параметрам движения автосамосвалов и работе экскаваторов, но не решают задачу автоматизированного регулирования грузопотоков в реальном времени и динамической маршрутизации автосамосвалов с учетом меняющейся обстановки, требований ритмичности поставок и минимизации потерь от простоев и холостых пробегов.
Решение указанных задач невозможно без тщательного изучения функционирования ТТК как звена производственной цепи горно-обогатительного производства и определения критериев качества функционирования этого звена на системном и локальном уровнях. Рациональный выбор критериев для оптимизации хода технологического процесса и оценки качества функционирования ТТК позволяет эффективно решать функциональные задачи оперативно-диспетчерского управления и принимать обоснованные координирующие решения при изменении режимов работы комплекса.
Функционирование ТТК и сущность задач оперативно-диспетчерского управления ТТК заключаются в следующем.
Транспортно-технологический комплекс состоит из объектов погрузки ОПi, i=1...n, объектов разгрузки ОРj, j=1..m, транспортных средств (автосамосвалов) ТС?, ?=1...z, (которые различаются по грузоподъёмности) и характеризуется множеством параметров Х, входящих в модель ТТК Х = <Хопi, Хорj, Хтс?>.
Для формализации описания транспортной сети карьера используем графовую модель [78]. Транспортную сеть представим графом следующего вида: МТС =
На рис. 2.2 приведена замкнутая схема транспортирования груза.
Каждый объект погрузки ОПi формирует грузопоток интенсивностью qi?tk, где tk - интервал времени существования установленного режима k, выбираемый диспетчером. Множество транспортных средств ZГ?Z транспортирует груз на каждый из объектов разгрузки ОРj в количестве Q j. Если объектом разгрузки является обогатительная фабрика, то на ней осуществляется смешение руды из разных забоев для достижения требуемого усреднённого показателя качества продукта ?0. После разгрузки диспетчер осуществляет переадресацию каждого порожнего (свободного) автосамосвала из множества ZП?Z к одному из пунктов погрузки ОПi.
Таким образом, имеются грузопотоки, подлежащие планированию, контролю и управлению и два встречных потока транспортных средств, которые также должны контролироваться и распределяться для достижения некоторой цели оперативного управления.
Пусть цель управления определяется выражением:
W(S) = М {W0 t( S)}? max , (2.1)
где S - стратегия управления, определяемая как множество управляющих воздействий U ; М - математическое ожидание показателя эффективности W0 t функционирования ТТК при использовании выбранной стратегии на интервале (0...t).
Основная задача оперативно-диспетчерского управления ТТК формулируется как выбор оптимальных уровней грузопотоков и маршрутов ТС на заданном интервале времени с учетом выбранных критериев при функционировании ТТК в условиях случайных воздействий внутренних и внешних факторов.
Поскольку в настоящее время применяются различные критерии для оптимизации и оценки эффективности функцион