В общем виде представлены замысел и схематическое структурно-функциональное построение системы управления геотехнологическим процессом в современных условиях.
Необходимость обратиться к кибермоделированию технологического процесса возникла во время разработки нового технического решения — создания экологической геотехнологии освоения железорудного месторождения [1, c. 42–44]. В число разрешаемых противоречий входило обеспечение эффективной управляемости работой добычного промысла — совместной эксплуатацией сотен тысяч геотехнологических скважин в динамично изменяющейся обстановке в течение десятилетий. Существенным свойством управляемости в этих условиях является адаптивность к постоянно изменяющимся параметрам её структурно-функциональной системы.
С середины двадцатого века предлагаются адаптивные механизмы в различных отраслях деятельности человека, например, в технике — самонастраивающиеся системы автоматического регулирования [2, с. 115–135]; в кибернетике — автоматизация управления производством и диалоговое макроэкономическое моделирование [3, с. 247–253; 375–383] и другие. При этом используется достаточно однородные для каждого случая изменяющиеся величины: в задачах автоматического регулирования — технические параметры; в задачах автоматизации управления производством и экономикой — соответственно, производственные и экономические показатели, а адаптация происходит на основании сравнения критерия оптимальности и критерия качества.
Реальность современных условий работы добычного промысла такова, что обязывает учитывать множество разнородных изменяющихся величин и, соответственно, использовать многокритериальную оптимизацию динамических процессов, что существенно усложняет процесс формирования управленческого решения. В этой связи предлагается использовать интегральной, комплексный критерий оптимизации («джойстик»-модель) — целесообразный геотехнологический режим эксплуатации добычного промысла в данный отрезок времени, учитывающий в ближайшей, средней и дальнесрочной перспективе не только технико-экономические, но и эколого-социальные результаты деятельности. На Рис. 1 представлена структурно-функциональное построение, реализующее предлагаемую идею в виде адаптивной кибермодели добычного промысла. Обозначено: 1 — исходные данные и условия; 2 — виртуальный промысел; 3 — последовательность действий промысла; 4 — реализация геотехнологической модели; 5 — обратные связи; 6 — уточняющие поправки; 7 — корректирующие поправки. Здесь структурные блоки 1–4 охвачены адаптивными связями 5–7, формирующими в интегративном «джойстик»-режиме управляющее воздействие.
Рис. 1. Структурно-функциональная схема кибермодели
В состав блока 1 включены потребности в компонентах полезного ископаемого, природные ресурсы месторождения (невозобновляемые и возобновляемые), существующий уровень геотехнологии и техники. Блок 2 является интеллектуальной системой автоматизации процессов и производств, используемых при освоении месторождения, а также управления ими посредством программирования промышленных контроллеров и применение SCADA-систем. Блок 2 генерирует последовательность действий 3, необходимых для организации работы блока 4. При поступлении новой вводной информации блок 5 генерирует уточняющие поправки 6, обновляющие начальные уставки в блоке 1 и корректирующие поправки в блок 2.
В методологическом плане адаптивная кибермодель добычного промысла является преобразователем информации — управляющей системой, которая получает информацию из окружающей среды, преобразовывает её в соответствии с установленными правилами, определяемыми схемой преобразователя, и выдаёт преобразованную информацию для оказания воздействия на окружающую среду, под которой понимается объект, управляемой данной системой. При этом объект, в нашем рассмотрении — добычной промысел, не копируется информационной моделью, а описывается поведенческими реакциями. Здесь преобразование информации осуществляется на базе ранее разведанных и обновляющихся в процессе освоения месторождения сведений о горно-геологических условиях нахождения подземных и поверхностных вод; о климато-метеорологических фактах; о технологическом уровне развития; об экономической и экологической обстановке [1, с. 21–44].
С точки зрения математического обеспечения оптимизационной программы может быть использована система организации процесса управления решением существенно нелинейных задач для многокритериальной оптимизации динамических процессов [3, с. 378–382]. В рамках этого подхода задаётся несбалансированный план продуктов добычи на период эксплуатации месторождения. Затем за счёт напряжённого задания по конечному продукту делается план заведомо несбалансированным по ресурсам, и задача оптимизации сводится к задаче минимизации максимальной плановой невязки. Окончательная ликвидация невязок и, следовательно, получение окончательного сбалансированного плана производится после этого путём пропорционального уменьшения задания по конечному продукту.
Таким образом, предложенный подход к управлению работой добычного промысла позволяет обеспечить геотехнологический режим, целесообразный в данный отрезок времени освоения месторождения. Дальнейшая проработка по существу структурных блоков и коммутирующих связей коммутирующих связей конкретизирует содержание адаптивной кибермодели.
Литература:
- Заявка на выдачу патента РФ на изобретение № 2018139445 от 07 ноября 2018 года.
- Вершинин Н. И., Верцайзер А. А., Яковлев В. М. Автоматическое регулирование. — М.: Энергия. — 1965.
- Глушков В. М. Кибернетика. Вопросы теории и практики. — М.: Наука. — 1986.
