Ю.А. Шпургалов, 2004
УДК 621,385
Ю.А. Шпургалов
АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ КАЛИЙНЫМИ
РУ ЛИНКАМИ НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
Л ля достижения оптимальных резуль­татов управления калийными руд­
никами РУП  ’’П О ’Ъеларуськалий” необхо­
дим соответствующий этой сложной задаче 
инструмент. То, что эта задача, действи­
тельно, сложная, вытекает из горно­
геологических особенностей Старобинского 
месторождения калийных руд и, как следст­
вие, используемьк апя добьии ру/1ы камер­
ной, валовой, селективной систем разработ­
ки и их различньк комбинаций,
Одаовременное производство больших 
объемов подготовительных и очистных ра­
бот, выполняемых по различным организа­
ционно-технологическим схемам, имеющим 
значительные различия в технико­
экономических показателях, требует их чет­
кой коорданации. Как наглядный пример 
недостаточной их координации на рис, 1 
представлены средаемесячные значения со­
держания КС1 в руде (качество руды) за раз­
личные месяцы. Исследование этой зависи­
мости позволяет заключить, что содержание 
полезного ископаемого в добытой руде зна­
чительно изменяется во времени, носит слу­
чайный стохастический характер, что в 
свою очере/ш, свидетельствует о необходи­
мости совершенствования методов управле­
ния предприятием,
В самом общем случае математическая 
модель управления производственной дея­
тельностью калийного рудника может быть
Рис. 1. Качество руды, добытой на 2РУ  по ме­
сяцам в период с 1983 по 2000 гг.
Содержание КСІ, %
(1)
формализована в виде выражения (1), 
F(X„,A,,ą,Cp)^extr 
ФДХ„,А,,В„Ср)<0 re[1,R] ’
Оз(Х„,А„В„Ср) = 0 s = [1,S]
где F обозначает целевую функцию модели;
(Х^, А|, Bl , Ср) ■ математическое выраже­
ние г-го ограничения, где R их количество; 
Q (X  А  С ) ■ математическое выраже-
ние s-ro условия, которому должно удовле- 
творять решение задачи, а S -  их количество; 
Х„ е{х,|,Х2 ,,,Х„}- по/імножество неизвестньк
величин; А| е {а,|,а2 ,,,,а|} - по/імножество 
постоянньк детерминированньк параметров; 
В|_ е { bj b2  b|_ }■ поданожество стохастиче­
ских параметров, закон распределения кото-
стохастиче-{ci,
Годы
рьк известен; Ср g -
ские параметры, закон распределения кото- 
рьк не известен.
Для достаточно общего случая, как пока­
зано в [1] выражение (1) является нелиней­
ной экономико-математической моделью, 
содержащей нелинейные ограничения и не­
известные величины непрерывного и би­
нарного типов. Численное решение такой 
математической задачи, исхода из представ­
лений классических методов, затрудаитель- 
но, а иногда и вообще, невозможно. Поэто­
му в данной статье предаожен подаод, со­
гласно которого задача оптимального 
управления калийными рудаиками изна­
чально формализуется в виде аналитической 
задачи (1), а затем, исхода из представлений 
информационных технологий, преобразует­
ся к интеграционной модели, основы по­
строения которой изложены в работах [1],
55
Рис. 2. Блок-схема алгоритма управления ка­
лийным рудником для оптимизации его техни­
ко-экономических показателей
КСІ
%
27,8 
27,4 -  “ 
27,0 —
2001 2002 2003 Т (годы)
в ■ расчетные значения
Рис. 3. Содержание К С І в % в руде для вари­
анта развития горных работ на 2РУ
[2], [3]. С ее помощью и находится квазиоп- 
тимальное решение задачи (1). Интеграцион­
ная модель (2)-(11) представляет собой объе­
динение (интеграцию) трех типов моделей -  
интуитивных (3)-(5); имитационных (2),(6); ана- 
дшмческой модели (7)-(11) являющейся зада-
56
чей линейного программирования.
Г
\,..М r ,A i
Хк = ~xV
X. = Р.
iG [k + 1,m]
у. «  иэм. |х\\х
Іе[1 J]
Mi =^(Хк,х,,і„..х,Л,Ві) je[^,R]
( 2 )
i , . . M  r , A i  , В  L , C  р ,у^, . .у^_
V
Xi = f i  (X k  ,х ^ ^ і, . . .Х і_ і,А /,В і,С р ,М і,М к )  
i e [m + 1 ,n]
E • X  + D  m a x  
P5-X>0,  5'g [1,5'J
P^-X  = 0, Se[S,,S^]
> 0
E G { / J ; X  G S G { P i  Ą f  G [ ш  + 1,7Z ]
(3)
(4)
(5)
(6)
(7 )
(8)
(9)
( 1 0 )
( 11)
л  к - часть неизвестных, определенных 
тя І-ГО имитационного эксперимента; З^и 
S 2  ■ целые числа, соответствующие коли­
честву ограничений и условий, которым 
должна удовлетворять линейная модель; 
- множество интуитивньк параметров,
определяемых исследователем с помощью 
интуитивного эвристического анализа по 
представленной информации, в том числе и 
с помощью информационных математиче­
ских моделей Mi ; Р,(...) “ математическое 
выражение і-й интуитивной модели.
Задача формализована в виде трех взаи­
мосвязанных подсистем, неизвестные, 
вхо/шщие в каждую из которых могут быть 
определены по разработанному и представ­
ленному на рис, 2 алгоритму.
Данный алгоритм, по сути, является ал­
горитмом оптимального управления рудни­
ком на базе интеграционной модели (2)-(11), 
Суть данного алгоритма состоит в сле­
дующем, Весь временной интервал значе­
ниями величин Z k ;Z | ^ ;Z ° ,Z ° , рассчитанны­
ми с использованием информационных ма­
тематических моделей, разбивается на от­
резки времени, на которьк задача будет де­
терминированной, С  использованием интуи­
тивных моделей (3)-(5) и имитационных мо­
делей (2),(6) тя  каждого временного отрез­
ка рассматривается конечное множество 
вариантов расстановки оборудования (оп-
у
ределяются значения величин ^k,m,n,p)^ и 
тя  каждого варианта, с помощью аналити­
ческой модели линейного программирова­
ния (7)-(11) определяются оптимальные на-
Y Yгрузки на забой k,m,n,t  ^ 'k.m.p.t. Затем вы­
бирается лучщий вариант тя  і-го интервала 
времени из конечного числа вариантов. По
значениям величин '^k,m,n,p  ^ k,m,n,t ^
Y -н  - о
'k,m,p,t^2k;Z”;Zk,Z° определенным тя і-го 
временного интервала формируется массив 
их значений тя всего рассматриваемого 
интервала времени.
На основе разработанного алгоритма 
была построена автоматизированная сис­
тема управления производственной дея­
тельностью рудника, условно названная 
А С П П О Р , С  ее помощью был разработан 
вариант развития горных работ для 2-го 
калийного рудника, позволяющий обеспе­
чить более равномерное во времени со­
держание КС1 в руде. Эти данные пред­
ставлены на рис, 3, Более выгодное рас­
пределение во времени качества добытой 
руды, по сравнению с вариантом, пред­
ставленным на рис, 1, позволяет заклю­
чить, что разработанный алгоритм и по­
строенная на его основе автоматизиро­
ванная система позволяют принимать бо­
лее обоснованные рещения при управле­
нии рудниками.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1, Богатов Б.А., Шпургалов Ю.А. Матема­
тическое моделирование и обоснование решений 
в горном производстве, -  Минск: Белорусская 
горная академия,2002, -  367 с,
2, Шпургалов Ю.А. Оптимизационное мо­
делирование производственной деятельности ка­
лийных рудников// Горный журнал,2003,№7, -
0,55-56,
3, Шпургалов Ю.А. Разработка интегра­
ционной имитационной модели оптимизации пока­
зателей производственной деятельности калийных 
рудников,//Солигорск, НТ журнал “Горная меха­
ника” -  2002, №2, -  0,45-48,
—  Коротко об авторах
Шпуршлов Юрий Аштольевич -  кашшдат технических наук, доцент, Белорусский национальный технше- 
ский университет.
57