Маркшейдерия и недропользование

Экспертные системы (ЭС) предназначены для решения различного вида задач, возникающих на каком-либо этапе горного производства, прежде всего, для информационного обслуживания работников предприятий, связанных с принятием управленческих решений. Здесь информация обычно представляется в виде регулярных или специальных управленческих отчетов и содержит сведения о прошлом, настоящем и возможном будущем предприятия.

Автоматизация офиса предполагает организацию и поддержку коммуникационных процессов как внутри производства, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей и других современных средств передачи и работы с информацией.

Широко используются ЭС при проектировании в виде компьютерной графики, моделирования процессов и инженерных расчетов. Они применяются и на уровне исполнительской деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных, постоянно повторяющихся операций.

Управление – это процесс целенаправленного воздействия на объект, организующий функционирование объекта по заданной программе.

Информация, которая обеспечивает производство, распределение, обмен и потребление материальных благ и решение задач организационно-экономического управления, называется управленческой. В управленческой деятельности информация выступает как один из важнейших ресурсов наряду с энергетическими, материальными, трудовыми, финансовыми [3].

Необходимо отметить, что в настоящее время технология экспертных систем используется для решения различных типов задач (интерпретация, предсказание, диагностика, планирование, конструирование, контроль, отладка, инструктаж, управление), в самых разнообразных проблемных областях, таких, как финансы, нефтяная и газовая промышленность, энергетика, транспорт, фармацевтическое производство, космос, металлургия, горное дело, химия, образование, телекоммуникации и связь и др. Примером может служить широко известная и эффективно используемая в горном деле экспертная система PROSPECTOR, предназначенная для консультаций при поиске залежей полезных ископаемых [2].

Функциональность ЭС позволяет создавать системы для поддержки принятия решений при:

• экологическом мониторинге горнопромышленных регионов;
• анализе и прогнозе освоения месторождений;
• управлении горной компанией;
• оценке геомеханических условий разработки месторождений;
• геологическом моделировании и планировании горных работ;
• прогнозе газодинамических явлений;
• оперативном управлении открытыми горными работами с использованием систем спутниковой навигации.

Кроме того, ЭС используется во многих других случаях при решении сложных многофакторных проблем освоения месторождений полезных ископаемых и дальнейшей их рекультивации.

Основными технологическими этапами создания ЭС в горном деле являются:

• сбор цифровой информации и заполнение баз данных;
• создание графического отображения плана рекультивации горных работ;
• установление связи объектов изображения с атрибутивными базами данных.

Этап сбора цифровой информации и заполнение баз данных является одним из самых трудоемких. В процессе создания ЭС недопустимо минимизировать или пропустить этот этап, так как это неизбежно ведет к снижению точности решения и ограничению количества решаемых рекультивационных задач.

Применение ЭС в качестве ядра при построении перечисленных систем предопределяет возможность их создания на единой методологической основе, независимо от уровня использования (регион, отрасль, акционерное общество, горнодобывающее предприятие). Это позволяет в значительной степени унифицировать и систематизировать программные и технические средства, применяемые в горнодобывающих отраслях промышленности, и выработать единую стратегию информатизации и технического перевооружения предприятий [1].

Кроме этого ЭС предоставляют возможность интегрировать в единую информационную среду алгоритмы решения многих прикладных задач, что является чрезвычайно важным при создании проблемно-ориентированных автоматизированных систем горного производства на основе программно-алгоритмических средств, разработанных в различных научных коллективах и, как правило, не доведенных до конечного программного продукта.

Все перечисленные преимущества использования ЭС при проектировании автоматизированных информационных систем позволяют рассматривать их применение как альтернативу приобретению горными предприятиями, научными и проектными организациями специализированных дорогостоящих западных пакетов программ, имеющих, как правило, ограниченный набор функциональных модулей «закрытых» для пользователя.

Следующий этап создания ЭС предусматривает разработку программных средств, позволяющих пополнять данную систему новой информацией и отражать ее на электронном плане, а также в связанных с ним базах данных.

Реализация описанных алгоритмов принесет высокую эффективность применения ЭС для решения указанного класса задач. Результаты проектирования свидетельствуют о возможности создания на базе ЭС единой компьютерной технологии сбора, хранения, обработки и использования информации (горно-геологической, технологической, маркшейдерской) при планировании горных работ, а также управлении производством на уровне горнодобывающих предприятий, и последующей рекультивации.

В горном деле современная система использования ЭС представляет собой комплекс со следующими основными подсистемами обеспечения:

• информационное обеспечение – система классификации информации, технологическая схема обработки данных, нормативно-справочная информация, система документооборота, создание различного вида документации;
• организационное обеспечение – совокупность мер и мероприятий, регламентирующих функционирование системы управления, наличие связи между структурами предприятия;
• техническое обеспечение – комплекс используемых в системе технических средств, включающий ЭВМ и средства связи;
• математическое обеспечение – совокупность методов, правил, математических моделей и алгоритмов решения задач;
• программное обеспечение – совокупность программ, необходимых на всех этапах деятельности предприятия.

В настоящее время существует множество программных продуктов, обеспечивающих информационные технологии обработки различного рода информации. К ним относятся текстовые процессоры, табличные процессоры, системы управления базами данных, системы автоматического проектирования, электронная почта и др.

Информационные подсистемы можно классифицировать по множеству аспектов. Среди инженерных информационных систем выделяются:

• системы обработки данных (СОД);
• системы автоматизированного проектирования (САПР);
• автоматизированные системы управления (АСУ);
• информационно-поисковые системы (ИПС).

СОД производит информационное обслуживание специалистов органа управления объектом, принимающих управленческие решения. Решение, принятое на основе представленной информации, передается на управляемый объект, минуя СОД. Можно трактовать СОД как систему, которая преобразует поток входной информации в поток выходной информации.

Если СОД способна выполнять выбор управленческих решений, то она становится автоматизированной системой управления. Принятие решений АСУ может производиться на основе экономико-математических методов или путем моделирования действий специалиста по принятию управленческого решения. Прикладные программы АСУ, формирующие управленческое решение, как правило, используют экономико-математические методы для выбора оптимальных решений. Исходные данные для оптимизационной задачи рассчитываются в режиме системы обработки данных. Моделирование принятия решений специалистом реализуется в так называемых экспертных системах, которые построены на принципах искусственного интеллекта и баз знаний.

Применение экспертных систем в горном производстве необходимо на любом этапе проектирования, строительства, эксплуатации, санации и основано на подборе и формировании технического и информационного, математического, программного и организационно-правового обеспечения.

Подбор технического обеспечения должен быть таким, чтобы обеспечить своевременный сбор, регистрацию, передачу, хранение, наполнение и обработку информации.

Информационное обеспечение должно предусматривать создание и функционирование единого информационного фонда системы, представленного множеством информационных массивов, набором данных или базой данных.

Формирование математического обеспечения систем включает комплектацию методов и алгоритмов решения функции начальных задач. При формировании программного обеспечения систем особое внимание обращается на создание комплекса программ и инструкций пользователя и выбор эффективных программных продуктов.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) давно и широко применялись в проектировании различных комплексов отраслей народного хозяйства, в том числе и в горном деле. В современном мире невозможно достичь высокого уровня конструирования без использования САПР, которые обеспечивают максимальную точность выполнения чертежей и экономят время на многочисленных рутинных операциях. Создаваемые с помощью САПР результаты можно передавать по технологической цепочке для выполнения последующих операций. Существует много графических редакторов и программ геометрического моделирования (AutoCad, SolidWorks, Компас и др.), а также программ производства трехмерной графики (3DStudio Max, Maya). Лидером среди систем автоматизированного проектирования можно считать систему AutoCad. Для моделирования различных процессов созданы программно-вычислительные комплексы (ПВК) «Зенит», Лира-Windows, StructureCAD и др.

Для осуществления различной деятельности используются текстовые процессоры, которые предназначены для создания и обработки текстовых документов. Подготовленные текстовые документы могут быть распечатаны, а также переданы по компьютерной сети.

Табличные процессоры позволяют выполнять многочисленные операции над данными, представленными в табличной форме. Пользователь имеет возможность вводить табличные данные, обрабатывать их, проводить необходимые вычисления, автоматически формировать итоги, выводить информацию в печатном виде и в виде импортируемых в другие системы файлов, качественно оформлять табличные данные, в том числе в виде графиков и диаграмм, производить инженерные, финансовые, статистические расчеты, проводить математическое моделирование и т. д.

Системы управления базами данных предназначены для создания и поддержания в актуальном состоянии баз данных, содержащих различные сведения о системе управления и производственной деятельности фирмы.

Электронная почта позволяет пользователю получать, хранить и отправлять сообщения своим партнерам по сети.

Возможности, предоставляемые пользователю электронной почтой, различны и зависят от применяемого программного обеспечения.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что все вышеперечисленные информационные технологии нашли применение в горном деле.