УДК.622.243

С.М. Рахимбеков

КОНЦЕПЦИЯ АДАПТАЦИИ ГОРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

На первый план выходят новые технологии управления, основанные на

обработке постоянно меняющихся знаний об объекте и называемые

интеллектуальными. Последние являются базой самообучения, что важно как

для автономных объектов, так и для объектов, функционирующих в условиях

безлюдных технологий.

Отсюда видно, что адаптация горной технологии, как самостоятельная технология находится на стыке различных направлений, но в некотором синергетическом единстве горного дела, информационных технологий с их уникальными возможностями программного обеспечения, в конечном счете, создавая функционирующую систему с «разумным» поведением, с недостижимыми ранее свойствами, т.е. действующих по заданной программе.

Тем самым подчеркивается, что основной критерий соединения указанных составных частей - единство, рождающее новое качество, «синергетическое» объединение, т.е. самоорганизующееся, адаптивное по отношению к внешней среде и воздействиям, объединение компонентов.

Понятно, что такое объединение предполагает анализ функционального взаимодействия механических, энергетических и информационных процессов между собой и с внешней средой.

Из различных литературных источников видно, что собственно базовая терминология по адаптации горной технологии еще не сформирована, ее границы строго не определены и общепринятого определения адаптации горной технологии на данный момент не существует. Есть определения, приведенные в работе [1]. Необходимо ставить задачу систематизации и уточнения основных понятий, по примеру построения научно обоснованной терминологии, например, в области теории управления. И это справедливо, поскольку отсутствие единой, упорядоченной терминологии часто приводит к тому, что один и тот же термин имеет несколько значений и служит для выражения разных понятий (многозначность), или для одного и того же понятия применяется несколько различных терминов (синонимия).

Пример многозначности, синонимии - термин «адаптация», «адаптивный», «адаптационный», и др. Некоторые термины являются неправильно ориентирующими, противоречат сущности выражаемых ими понятий и создают ложные представления.

Наиболее распространенные, самые различные подходы к определению адаптации, адаптивного управления в организационных системах. Дается и определение адаптивной системы. Современный этап развития проблемы адаптации принимаемых технологических решений в горном деле можно охарактеризовать как постепенный, осторожный переход от вопросов визуализации, мониторинга и контроля объектов горной технологии к управлению ими, к принятию обоснованных технологических решений по режиму их функционирования.

На этом переходе, по существу, адаптация позволяет в условиях неопределенности и нечеткости горно-геологической и горнотехнической информации, оперативно формировать наименее рискованные решения.

В то же время существуют некоторые субъективные и объективные факторы, которые сдерживают этот процесс расширения области применения адаптации этих объектов.

Первые обусловлены ограниченным распространением идей адаптации.

Сегодня адаптация представляет собой пока еще недостаточно востребованную для горной технологии проблему.

Множество идей, интересных решений и оригинальных разработок в наиболее «критических» областях современной науки и технологии, особенно в бионике, военно-промышленном комплексе, до сих пор не востребованы к внедрению в других областях техники и технологий, поскольку об этих разработках информирован лишь узкий круг специалистов. Отсюда вытекает задача, требующая первоочередного решения, по подготовке научных и инженерных кадров, способных создавать адаптивные горные технологии, отвечающие перспективным требованиям, с учетом теоретических положений концепции адаптации в теории сложных систем и тенденций развития ее компонентов.

Вторые являются следствием естественного процесса дифференциации знаний в этом направлении. В то же время, следует отметить адаптационные идеи и образ мышления, связанные с применением автоматики и средств вычислительной техники для управления технологическими процессами в горном деле. Они начали проникать еще задолго до появления самого термина адаптации. При этом постоянный рост потребности в объектах горной технологии, которые сегодня классифицируются как адаптивные, и непрерывное расширение сферы их применения стимулировали развитие различных АСУ, АСУТП, АСУП и т.п. В результате эти методы и технологии изначально развивались самостоятельно во многих достаточно разнородных научно-технических направлениях. В каждом из этих направлений изучались свои, специфические задачи исследования и проектирования объектов горной технологии, накапливался богатый опыт решения данных задач. Однако следует констатировать, что, к сожалению, разные направления развивались изолированно, обмен информацией между ними был сведен к минимуму. Современный этап развития управления, оптимизации и адаптации все более и более характеризуется усилением интегральной тенденции, призванной в определенном смысле воссоединить отдельные ее направления. Дело в том, что многие принципы построения адаптивных систем, методы их исследования и проектирования и, особенно, их алгоритмическое и программное обеспечение являются инвариантными к предметной области различных направлений. Именно в местах соприкосновения данных научно-технических направлений в результате их взаимного слияния следует ожидать наибольших результатов дальнейшего развития адаптивных горных систем. Как точно заметил «отец кибернетики»

Н. Винер, «важные исследования задерживаются из-за того, что в одной области неизвестны результаты, уже давно ставшие классическими в смежной области».

Актуальность разработки проблемы адаптации, по-видимому, заключается в сложности осознания ее необходимости потребителями и разработчиками. Проблемы адаптации в горном деле – подотрасли горной науки ближайшего будущего, включающей в себя комплекс идей, методов и средств для создания компьютерно - контролируемых и программируемых систем с заданными функциями, имеющей энергетические (в том числе информационные) и силовые взаимодействия с окружающей природной средой. Она - системная мировоззренческая научная дисциплина, позволяющая оценить любой горнотехнический объект с точки зрения управления, она – основа автоматизации, и в этой связи она должна являться предметом изучения практически всех инженерных, и не только инженерных специальностей горного профиля. Ее появление не просто вызывает необходимость в пересмотре классической горной технологии, а принципиально меняет взгляд на горные науки, переводя их на системный уровень, учитывающий сложные взаимосвязи между проектированием, эксплуатацией и этапом окончания жизненного цикла горнотехнического объекта.

На первый план выходят новые технологии управления, основанные на обработке постоянно меняющихся знаний об объекте и называемые интеллектуальными. Последние являются базой самообучения, что важно как для автономных объектов, так и для объектов, функционирующих в условиях безлюдных технологий. В литературных источниках к разряду интеллектуальных технологий отнесены такие информационные технологии, как экспертные системы, системы нечеткой логики, нейросетевые структуры, системы с ассоциативной памятью, дополненные эволюционными (генетическими) алгоритмами самоорганизации.

В проблемных исследованиях по горному делу не должна теряться связь с существующей теорией систем и ее инструментом - системным подходом, которые в сумме представляют системную парадигму, которая наиболее продуктивно и отчетливо отражается и реализуется в процессе проектирования такой сложной и «капризной» системы, как горное производство.

Все традиционные функции – принятие решений, задание целей, количественное определение, измерение, оценка, оптимизация, субоптимизация, планирование, управление, мониторинг и т.п. - все это используется при анализе, синтезе, проектировании системы.

Таким образом, видно, что для решения проблем такой сложной системы, как горное производство необходимо как можно более широкое поле зрения, охватывающей весь спектр проблем.

Процесс проектирования нашей системы в разрезе рассматриваемого подхода должен быть необычен, следует энергично уклониться от традиционного процесса улучшения, её совершенствования и ставить уже под сомнения предпосылки, лежащие в основе этого подхода и форм этого подхода.

Совершенствование горного производства как метод улучшения системы представляет ограниченные возможности, их решения в основном, лежат на «поверхности», мы предполагаем как бы существование системы само по себе, чаще всего причины «сбоев» системы ищем не вне системы, т.е. не в связи с другими системами и даже не в связи с другими подсистемами самой системы, а в границах системы или даже одной подсистемы.

Адаптация в горном деле это нахождение некоторой модели принятия горнотехнических решений, в рамках которой каждому из возможных вариантов, лицом, принимающим горнотехническое решение (ЛПР) может быть приписано некоторое оценивающее число, «число очков», или «баллов». Таким образом, модель принятия горнотехнических решений — это по существу процедура оценивания, помогающая делать выбор между вариантами в ходе планирования или исследования той или иной горнотехнической ситуации, проблемы. Вообще говоря, мы ищем способы оценки некоторого процесса преобразования, на входе которого имеются затраты и ресурсы, трансформируемые в ходе реализации процесса в выигрыш, а именно в доходы и прибыли на выходе. Основная трудность при этом возникает из-за наличия большого числа критериев, относящихся как к входам, так и к выходам, а также из-за их несоизмеримости. Для того чтобы обойти эти трудности или справиться с ними, и приходится разрабатывать специальные приемы и методы, раскрываемые далее.

На сегодняшний день актуальным становится анализ явлений горно геологического, горнотехнического и горномеханического планов, которые слабо поддаются интерпретации и управляющим воздействиям на языке горной науки и где понимание механизмов и самих принципов адаптации, “приспособления”, явилось бы перспективным и разрешающим многие проблемные вопросы. Именно в этих функциональных областях горных знаний, сопряженных с проектированием подсистем управления технологическими процессами в условиях неконтролируемых изменений, как собственных свойств, так и свойств природной среды, применение методов адаптивного управления было бы также наиболее перспективным. Наиболее уязвимой стороной применения “классических” подходов оказывается неточное знание уравнений математической модели объекта, принятие линейности по параметрам и по устойчивости. С другой стороны, мы имеем дело с модельным представлением породного массива, а модель не может точно совпадать с оригиналом из-за большого числа неопределенностей, сложности, нечеткости определения реальной ситуации, нечеткости наших знаний. Необходимо учитывать неясность, размытость нашей системы, включающей подсистему «природная среда», что сразу же жестко ограничивает применимость методов для «жестких» систем, отличающихся от «мягких». Упомянутые традиционные функции вытесняются новым понятийным аппаратом - адаптация, приспособление, многокритериальность, теория катастроф и т.д.

Поэтому более обоснованным было бы применение известной в математике теории нечетких множеств, допускающих такие понятия, как «степень принадлежности объекта к классу», «частичная принадлежность», оперирующих с понятиями правдоподобия объекта или суждения.

Кроме того, горное производство, как система основывалась на первоначальных предпосылках и концепциях и их улучшение, как в ряде случаев устаревших не может привести к желаемому в том или ином случае – оптимуму. Проявлением проблемы, связанной с предпосылками и целями, являются потребности человека в полезном ископаемом. Отсюда и появляются различные взгляды на планирование, которые, по мнению системотехников, определяются на сегодняшний день, как «планирование удовлетворения существующих тенденций». Мы, как правило, не делаем попыток изменить тенденции или повлиять на потребности, но вредное влияние современных тенденций в горном производстве, в особенности, экологического порядка постепенно изменит мнение о непогрешимости исходных, когда-то принятых предпосылок. На это указывает невозобновляемость и ограниченность природных ресурсов и катастрофичность последствий безоглядного освоения недр.

Весьма важно в понятии «адаптация» учитывать то обстоятельство, что неживые системы, а именно горнотехнические объекты в их строгом понимании обладают некоторыми свойствами живых систем. Понятно, что живые системы – это те, которые обладают биологическими функциями рождение и смерть», но для горнотехнического объекта в его жизненном цикле мы часто упоминаем и описываем процессы развития или затухания, которые как бы похожи на жизненные вехи, но не характеризуют их биологически. Наиболее существенно для понятия адаптации это понятие «внешняя среда», вне ее оно понятие не существует и тем самым она характеризует открытость любой системы. Как только мы рассматриваем горнотехническую систему как замкнутую, мы терпим неизбежное фиаско в своих выводах и прогнозах. При проектировании горнотехнической системы своих конечных целей мы достигаем при различных начальных условиях благодаря обратной связи и взаимодействию с внешней средой, т.е.

благодаря свойствам эквифинальности.

ЛИТЕРАТУРА

Тау технологияларыны бейімделуі – басты синергетикалы бірлестікте тауды классикалы технологиясыны негізі мен табыстары анализі жне крделі жйені синтезінде негізі – тау ылымы мен техниканы аясы.

Сонымен бірге, зияткерлік басарманы жобалаанда жне жаа технологиялы жйені ндірісті дерісі нарыты тау ісін амсыздандыратын апаратты жне компьютерлік компонентермен амсыздандырады.

In this article attempt to give a conceptual definition of adaptation technologies mountain - the mountain area of science and technology, based on the synergetic union foundations of classical mining technology with advances in the analysis and synthesis of complex systems, as well as information and computer components that provide intelligent process control design and manufacturing qualitatively new technological systems in mining.

КазНТУ им. К.И. Сатпаева Поступила 10.08.12 г.