постановка задачи и определение цели имитационного моделирования; на этом этапе устанавливаются характеристики системы, подлежащие изучению, показатели эффективности (целевые функ-ции) и ограничения;
изучение исследуемой системы с точки зрения совокупности входных воздействий, в том числе случайных;
формулировка и построение математической модели, выделение основных факторов;
планирование компьютерных экспериментов, построение структуры процесса исследования;
составление программы и проведение численного эксперимента;
проверка адекватности математической модели (сравнение результатов имитационного моделирования с опытными данными);
использование результатов имитационного моделирования в научных или практических целях.
Эта совокупность процедур представляется необходимой и достаточной при решении задач выбора оборудования для горнопроходческих работ.
В последние годы методология имитационного моделирования начала использоваться при исследованиях горнопроходческих систем, в частности, при разработке проектов проведения подготовительных выработок [25–27]. В этих задачах остро стоит вопрос о выборе эффективного проходческого оборудования из числа отечественных и зарубежных образцов. Затруднения связаны с оценкой эффективности использования проходческих машин в конкретных условиях и прогнозируемыми показателями на выходе: трудоёмкости, скорости проведения выработки, производительности труда.
В ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского разработана и реализована [26] на ПЭВМ система «Проза» (ПРОходческий ЗАбой) для автоматизированного проектирования проходческой технологии. Система содержит блоки для пооперационного и имитационного моделирования технологического процесса, блок выбора сечений, базу знаний, блоки поиска рационального варианта, интерфейс пользователя. В системе предусмотрена возможность предварительной оценки новых видов проходческого оборудования. В течение ряда лет создаются экспериментальные блоки автоматизированной системы формирования выходных документов по анализу и прогнозированию (ИПАС). Система предназначена для своевременной и эффективной обработки научно-технического информационного потока в горном производстве по запросам пользователей на базе ПЭВМ и для автоматизированного формирования выходных документов.
В Шахтинском институте ЮРГТУ (НПИ) на кафедре «Технологические машины и оборудование» разработан общий методический подход к моделированию процессов проведения выработки буровзрывным способом [28–31]. Целью работы является разработка программно-технических средств, с помощью которых в интерактивном режиме создаётся проект проведения горной выработки, отвечающей одному из критериев: наивысшая производительность труда, максимальная производительность системы (скорость проведения выработки) или минимальные удельные затраты при заданной совокупности горно-геологических и технологических ограничений. Показано, что общее построение такой системы должно содержать этапы геометрического, кинематического и силового моделирования.
По заданным критериям и ограничениям оценивается каждый вариант комплекта, комплекса или агрегата. Предложенная методика является долговременной программой работы, реализация которой планируется поэтапно по схеме: процесс – технологическая подсистема – одиночная выработка – шахта – региональная компания (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Программа исследований и разработок в области имитационного моделирования горнопроходческого оборудования
Анализ опыта применения имитационного моделирования в горных технологиях в целом и в горнопроходческих системах в частности показывает, что последняя, как объект имитационного моделирования, имеет ряд существенных особенностей:
каждый из элементов проходческого цикла (разрушение – удаление – крепление) характеризуется принципиально отличающимися физическими закономерностями рабочих процессов взаимодействия с внешней средой;
в каждый данный момент подсистемы находятся в различных состояниях: работа, ремонт, ожидание и т.д., в различных точках рабочего пространства;
при использовании различных видов проходческого оборудования возможны и реализуются различные условия совмещения операций во времени, функций операторов и орудий труда;