МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР Планово-® хономичесхое управление

Всесоюзный научно-нсследовательсхнй институт управления угольной промыменности

ВНИИУуголь

МЕТОДИКА

расчета параметров вффехтаваоста фунхднонирования оборудования технологачесхих схем угольных предприятий

Мосхва-1973

Министерство угольной промышленности СССР Планово-экономическое управление

Всесоюзный научно-исследовательский институт управления угольной промышленности ВВИИУугоигь

МЕТОДИКА

расчета параметров эффективности функционирования оборудования технологических схем угольных предприятий

Москва - 1973

- 10

3. Источник переходит в состояние вынужденного простоя, и для него, кая и в предыдущем случае, определяется время наработки до следующего отказа.

Остальные конвейеры своего состояния при этом не изменяют.

Рассмотрим теперь как определяется момент t вон-ншшовения очередной) возмущения. Для каждого исправного конвейера можно определить так называемое "остаточное время жизни в момент t. , обозначаемое через T*(t) Величина^ (t) равна времени, которое данному конвейеру предстоит пробыть в рабочем состоянии от момента t до момента его ближайшего отказа и может быть вычислена как разность между Тг и временим наработки конвейера от момента последнего восстановления до момента t • Для неисправного конвейера обозначим через    время,    оставшееся от мо

мента t, до окончания восстановления.

Источником возмущения в момент t_k<H является тот из включенных или неисправных в момент t_k+0 конвейеров, для которого значение X*    )    минимально. Если

обозначить это минимальное значение через dt_k , то

"^k+4 ⁼ t & t _k ,

Разработанный алгоритм, моделирующий процесс функционирования рассматриваемой конвейерной линии, сводится к ре-курентному определению моментов t_k и состояний каждого конвейера на каждом из отрезков времени ( t * ,

Блок-схема разработанного алгоритма представлена на рис.1. Операторы, изображенные на зтой схеме, имеют следующие наз

начения

.] 1 2» kwvu 1. 4м

I Задание начальным условий to ж К + 4

Рио I. Блок -схема алгоритма расчета параметров л$<ректиВнос7и функционирование оборудование технологических схем угольных предприятий

- 12 -

Оператор !• Заданна начальных состояний всех конвейеров дннян (в момент включения линяя все конвейеры исправны), формирование для них значений    и    засылка    1    в    счетчик

числа возмужаний.

Оператор 2. Определение момента    ,    номера    источ

ника и характера (восстановление или отказ) очередного возмущения.

Оператор 3. Проверка - является ли возмущение отказом.

Оператор 4. Формирование ^ для отказавшего конвейера.

Операторы 5 и 16. Проверка - является ли рассматриваемый конвейер выходным.

Операторы б и 17. Переход в непосредственно следующему конвейеру.

Оператор 7.Проверка - имеет ли рассматриваемый конвейер связь с входом после отказа источника.

Операторы 8 и 12. Выключение рассматриваемого конвейера и формирование для него остаточного времени лизни    •

Операторы 9 и 20. Проверка - является ли источник входным конвейером.

Операторы 10 и 21. Выбор очередного конвейера из числа предшествующих источнику. Перебор всех конвейеров этого вида осуществляется с использованием лексикографического метода обхода [2] .

Оператор II.Проверка - включен ли рассматриваемый конвейер*

. 13 -

Операторы 13 л 24* Проверка - все ли рассмотрены конвейеры» расположенные впереди источника.

Оператор 14. Формирование 'Т_я для восстановившегося конвейера.

Оператор 15. Проверка - исправны ли все конвейеры» расположенные по линии позади источника (выбор между случаями 2 и 3).

Оператор 18. Проверка - выключен ли рассматриваемый элеыевт.

Операторы 19 и 23. Включение рассматриваемого исправного элемента.

Оператор 22. Проверка - выполнено ли для рассматриваемого конвейера следующее условие: конвейер исправен» связав с источником и со входом линии.

Оператор 25. Проверка на конец реализации ( N - число возмущений» определяющих длину реализации).

Оператор 26. Прибавление I к счетчику числа возмущений.

Оператор 27. Формирование а печать результатов моделирования (параметров функционирования конвейерной линии).

На основе рассмотренного алгоритма разработана программа для ЭВМ ^инск-г^, позволяющая определять параметры эффективности функционирования технологических схем горных предприятий.

§ 3. Описание исходных данных

I. Для реализации моделирующего алгоритма составлена программа на языке АКИ-400 для ЭВМ *Минск-22^и.

I* -

Программа соотоит из четырех блоков, стыкующихся между собой при помощи стандартной программы 166 (программа "стыковка") БСП АКИ-400. Блоки программы записаны на магнитной ленте (ШШ-1).

Ввод исходной информации в программе осуществляется при помощи СП-31 БСП АКИ-400. Операторы ввода имеют вид: БИБ_ПР0._,31('ШТ.₎ Ы, S-1, $4, 3

мт, и, a, si ) X

БИБЛИЮ_ 31 (TEXT, B2/M/,S2,S3,*

TEXT, ВЗ/1,1/, S6, S4,=

I NT, STR/<,1/,$4,S5)X

БИБ^ПРО ^ 31 (1MT, Zl, S1,$1, s INT, Hi, SI, SI, s INT, NO, SI, SI) X

Здесь S2s3, S3s62, S4*2, $5=30, S6 = 4,

N - целое число, равное количеству элементов технологической схемы (конвейеры, комбайны, крепи, комплексы). Максимально допустимое вначевие N в программе равно 30.

U - номер технологичеохой схемы;

В2 (186 62.3)- массив текстовой информации. Этот массив отводится под названия элементов технологической схемы (по две строки на каждое название). В каждой строке массива помещается по 3 малинных слова (18 позиций АЦПУ). Названия элементов схемы записываются, начиная о 3-ей строки массива В2.

- 15 -

Первые два строки этого массива выглядят следующим образом:

В ЦЕЛОМ СХЕМЕ // , так как информация, печатающаяся в первых двух строках выходной таблицы, характеризует работу технологической схемы в целом.

ВЗ (82.4) - массив текстовой информации. В 1-ой строке этого массива помещается название шахты, вторая строка пустая.

STR (6О_30.2) - массив цедочисленной информации, характеризующей структуру технологической схемы.

Массив состоит из N строк (Ы^ЗО) и двух столбцов.

Пусть (    _}    О.^    )    - 1-я строка массива STR ,

тогда 0.ц    - номер L -го элемента в технологической

схеме.

номер непосредственно сведущего за ним элемента (в направлении движения грузопотока).

Элементы технологической схемы могут нумероваться любыми целыми положительными двузначными числами в произвольном порядке.

При этом порядку перечисления номеров технологической схемы в I—м столбце массива 5TR соответствует порядок перечисления названий этих элементов в массиве В2.

Следующая группа исходных данных характеризует режим работы программы. £1 - число, принимающее одно из трех значений: 1,2,3.

- 16

При £1 = 1 происходит предварительная реализация процесса и выдаются гистограммы некоторых выходных величин, при 21 ♦ 2 гистограммы не выдаются, но предварительная реализация производится;

при £1 = 3 происходит реализация процесса заданной длины без предварительной реализации и без гистограммы.

Н\    ~ длина основной реализация;

МО    ~ Д^на предварительной реализации;

К исходным данным относится такие каталог наименований оборудования технологических схем и их надежностных характеристик. Этот каталог записан на магнитной ленте (1QII-3) при помощи специальной программы записи, которая будет описана ниже. По элементам массива В2 в начале работы программы отыскиваются соответствующие названия в каталоге и формируются массивы ЭР • PKR и признак 22.

22 - число, характеризующее способ задания времени восстановления 'Т_& для элементов системы. Если для какого-либо из элементов данной технологической схемы в каталоге Х_п задано одним числом, то 22=1, если же для всех

о

элементов схемы в каталоге Х_ъ задано в вяде трех величин X Т X » то 2 2 полагается равным 2.

°ра, ’■'а. 1 Р

ЭР (120_30.4)- масс», элементы которого характеризуй ааков распределен ля времен наработки на отказ и времени восстановления эяемеятов схемы*

Пусть (^pj_ti»^pK2^,pK3*^IW “ ^£-я строка массива ЭР.

Тогда Fjq характеризует закон распределения X

- I?

__го элемента схеш, a P_k^ ( t * 2,3,4) - coot» ветственно законы распределения времени ^Cte^fT_n этого

же элемента (при 22 * 2); если же характеризует закон распределения Т_% положить равными нулю.

Ори этом всегда

I соответствует распределению Вейбудла = I - е

нормальному распределению 3 - логарифмически -^нор^|ьному распределению

VfFsi— _е- -\тР->

Р* 4 - гамма - распределению

kv

РАЙ (360 _ш 4. М 2) - массив параметров закона распределения (действительные числа), N 2 = 3.U .

Каждому элементу схема отводятся три последовательных столбца массива PAR.

В 1-ой строке - параметры Т_и 1 во 2-й строке - параметры

в 3-й    t_a    V при 2 2-2

В 4-й -"-    Т_р    )

При 22-1 параметры Г, записываются во 2-ой строке, 3-я а 4-я строка не звпомшвтся.

Пусть    -    три поожвдотатеиьиых эае-

мекта I -* отрока ( и - 1,2,3,4) аасоиаРАЯ, .

- 18 -

соответствующих аакояов распределения.

Все исходные данные перфорируются на перфоленте в коде М-2 в соответствии с правилами записи информации с помощью СП-31.

Для о хеш, изображенной на рис. 2, исходные данные дня перфорации запнутся оледувщям образом (табл. I).

2. Запись каталога на М2. Эта программа онужнт для записи и хранения иа М2 постоянной информации, необходимой для расчета параметров эффективности функционирования оборудования технологических схем шахт комбината.

Такой постоянной информацией являются;

КАТ (    720    ^    240.3)    -    массив    наименований    оборудо

вания технологических схем (названия конвейеров, комбайнов, крепей, комплексов).

На каждое наименование отводится 2 строки по 18 поаи-цяй АЦПУ. Максимальное число наименований I20.

Ъ(120) - одномерный массив целых чисел,равных I или 2, в зависимости от того, в каком вида представлено среднее время восстановления данного элемента. Если для элемента о номером I 'Т задано одним числом, то i (t) = I, если

В

В работе приведена методика, базирующаяся на результатах, полученных в Г^-'}    •    которая    позволяет    производить    расчет    (с    при

менением ЗШ Ukhcb-22 и Минск-32) параметров эффективности функционирования оборудования технологических схем угольных предприятий с произвольной структурой и различными законами распределения наработки на отказ и времени восстановления входящих в них элементов.

Настоящая Методика предназначена для использования Информационно-вычислительными центрами угольных комбинатов при расчете параметров эффективности функционирования оборудования технологических схем, выборе наиболее целесообразного оборудования, расчете пропускных способностей транспортных систем, планировании добычи угля.

Кроме того, приводимые в Методике рекомендации могут использоваться при решении аналогичных вопросов научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями.

Методика разработана х.т.н. А.М.Горлиным.

В разработке программной части методики принимали участие инх.Т.И.Сцива. и инх. А.С. Проскурова.

Научное руководство работой осуществлялось д.т.в. Р.Д.Ми

гач евым

- 3 -

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

$ I. Постановка задачи...... ......... 5

§ 2* Описание моделирующего алгоритма........ 7

§ 3. Описание исходных данных............ 13

§ 4. Инструкция по работе с программой........ 24

$ 5* Форма представления результатов

моделирования на ЭВМ.............. 35

§ 6. Анализ параметров эффективности функционирования

оборудования технологических схем........ 41

Литература...................... 50

Приложение £. Програша расчета параметров эффективности функционирования оборудования технологических схем угольных предприятий................... 51

Приложение 2. Программа записи каталога ....... 89

§ !• Постановка задачи Прх решено многих вопросов, связанных с планированием основной производственной деятельности, разработкой ж эксплуатацией горжошахтного оборудования, выбором наиболее целесообразной технологической схема, а также выбором добычного ж транспортного оборудования возникает необходимость в расчете параметров, характеризуют! эффективность функционирования оборудования угольных предприятий.

При этом предполагается, что имеются параметры надежности отдельных элементов, входящих в технологическую схему / с произвольными законами распределения/, полученные в процессе их заводских испытаний ш при эксплуатации непосредственно на угольном предприятии.

5 настоящее время отсутствуют методы, с помощью которых можно было бы производить комплексную оценку эффективности функционирования как отдельных элементов гор-яошахтного оборудования, так и технологических схем угольных предприятий в целом.

Разработанная методика /базирующаяся на использован нии метода статистического моделирования и ЭЭД/ позволяет производить расчет параметров эффективности функционирования как отдельных единиц оборудования, так и технологической схемы в целом с произвольной структурой и произвольным! законами распределения наработки на отказ и времени восстановления входящих в нее элементов*

- 6 -

Постановку и практическую реализацию разработанного метода рассмотрим на примере конвейерных линий, эксплуатирующихся на угольных предприятиях.

Допустим, что имеется конвейерная линия произвольней структуры, состоящая из а конвейеров, которые занумеруем последовательными целыми числами 1,2,3,... п. . Каждый отдельный конвейер является ненадежным устройством, для которого заданы законы распределения двух случайных величин наработки на отказ    ^и    среднего    времени    восстановления    I    - номер конвейера).

Конвейеры, входящие в линию, взаимозависимы, т.е. причиной остановки любого конвейера, кроме его собственного отказа, может служить также отказ некоторого другого конвейера линии. Исправный конвейер выключается, если остановился (по любой причине) следующий за ним конвейер либо остановились все непосредственно предшествующие ему конвейеры.

Зная структуру линии и надежностные характеристики каждого отдельного конвейера, требуется определить основные показатели надежности и эффективности ее функционирования: функцию восстановления, распределение длительности непрерывной работы, длительности пребывания в исправном состоявши и длительности вынужденных остановок каждого конвейера в единицу времени, относительное время пребывания каждого конвейера в рабочем состояния (коэффициент готовности), в неисправном состоянии и состоянии вынужденного простоя.

- 7 -

§ 2* Описание моделирушего алгоритма

Метод статистических испытаний состоит в моделировании на ЭВМ достаточно длинной реализации процесса функционирования изучаемой системы и определения искомых показателей как средних значений по данным этой реализации.

Для построения моделирующего алгоритма используем так называемый "метод особых состояний" £ I "J .

Согласно этому методу в модели воспроизводится последовательность моментов времени    . . t_K . . .    ,    в    ко

торые в линии происходит "возмущение*-отказ или восстановление какого-либо конвейера. В каждый из этих моментов в линии, кроме самого отказавшего или восстановившегося конвейера-"ис-хочника возмущения" - происходит изменение состояния и некоторых других конвейеров, следующих за источником или предшествующих ему*

Ситуация, создавшаяся в результате возмущения, произошедшего в момент i._k , определяет в согласии с законами распределения Р_с (t) и    (t)    момент    t    ^    ,    источ

ник и характер очередного возмущения. В интервале между моментами    и    1состояние всех конвейеров остается

без изменения.

состояний, принимаемых каждым конвейером в каждый из этих моментов времени, определяет реализацию процесса функционирования рассматриваемой конвейерной линия.

- 8 -

Основным назначенном моделирующего алгоритма является построение указанной реализации.

Рассмотрим процесс построения реализации, т.е. какие изменения вызывает в каждом конвейере очередное возмущение в зависимости от характера возмущения и источника его возникновения.

Для дальнейшего наложения введем некоторые вспомогательные понятия.

Конвейер d предшествует конвейеру, / , если в цепочке, соединяющей некоторый входной конвейер с выходным и проходящей через конвейеры CL ъ $_f конвейер & стоит впереди ^ (при направлении движения, совпадающего с движением грузопотока - от входного конвейера к выходному).

Назовемд&а конвейера, входящих в рассматриваемую линию, связанными, если один из них предиествует другому (не обязательно непосредственно), и вое соединяющие их конвейеры исправны. Далее, всякий конвейер, связанный хотя бы с одним исправным концевым (входным) конвейером, будем называть имеющим связь с входом конвейерной линии.

Заметим, что независимо от характера возмущения, проис-адджего в момент -fc* , измениться в этот момент может состояние лишь такого конвейера, который в смысле данного вше определения связан с источником возмущения.

Всякое возмущение, возникяее в системе, может быть отнесено ж одному из следующих трех случаев, отличающихся друг от друга "характером распространения возмущения”:

- э -

X. Возмущением является отказ источника*,

2. Возмущением является восстановление источника, причем позади источника по линия все конвейеры исправны}

3.    Возмущенном является ташке восстановление источника, однако, позади источника по линии есть хотя бы один неисправный конвейер.

Рассмотрим каждый из этих трех случаев отдельно.

1.    Источник переходит в неисправное состояние и для него в соответствии с законом распределения    определя

ется значение времени восстановления ——( L - номер источника).

Из конвейеров, расположенных по линия позади источника, выключаются те, для которых до момента t_k всякая связь с входом осуществлялась только через источник возмущения и, следовательно, с отказом последнего эта связь была утрачена.

Из конвейеров, расположенных впереди источника, выключаются все те, которые были до этого включены.

2.    Источник переходит в рабочее состояние и для него в

соответствии с законом распределения (t) определяется

время    наработки    до следующего отказа,

н

Из конвейеров, расположенных по линии позади источника, включаются все те, которые были до того выключены.

Из исправных коввейеров, расположенных впереди источ-иика и связанных с ним, включаются те, которые имеют, кроме того, связь с входом линии.