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1、信息系统协会中国分会第一届学术年会一一一矿井生产能力动态分析决策支持系统木左秀峰1 ，韩伯棠1 ，王用杰2 ，陶云春2( 1 北京理工大学管理与经济学院，北京1 0 0 0 8 1 ；2 兖矿集团有限公司，邹城2 7 3 5 0 0 )文摘：为解决矿井生产能力问题，本文分析了相关的地质、工艺、单产水平、采掘接替动态过程、系统可靠性及能力等子阀题及其相互关系，形成解决矿井生产能力的分析与综合的各种方法和决策过程：根据决策支持系统理论，综合运用采矿原理、系统工程方法、计算机技术，构建了以问题处理为核心的“五库一面”矿井生产能力动态分析决策支持系统；采用面向对象的开发方法、工具和部件对象模型集成的技
2、术途径，开发研制了该系统；该系统具有实用、适应性强和易于维护等许多优良特性。关键词：矿井生产能力；决策过程；决策支持；群件模式决策支持系统是综合利用各种数据、信息、知识及模型技术，辅助决策者分析解决问题的人机交互系统。2 0 世纪6 0 年代末和7 0 年代初，人类开始用计算机辅助自己进行决策分析，几乎同时兴起的决策支持系统及专家系统各自沿着自己的道路发展起来。决策支持系统始于定量分析，专家系统则偏重于逻辑推理的定性分析，而实际决策问题既有定性逻辑推理，又有定量分析计算，所以决策支持系统与专家系统相结合形成的智能决策支持系统是发展方向，是能够解决实际问题的有力武器【l 】。矿井生产能力是一个涉
3、及面广、影响因素多、既有定性分析又有定量分析、既要处理空间问题又要处理时间问题、既要考虑现实又要预测未来的复杂动态发展的决策问题，单独使用一种方法难以解决问题。必须将复杂的问题分解，分清子问题的类型和相互关系，在总体目标指导下，根据子问题的性质采用相应的解决办法，根据子问题的相互关系进行协调控制，最后形成综合的解决方法，合理确定矿井生产能力。目前我国对决策支持系统的研究存在理论脱离实际的问题，表现之一是对决策支持系统本身研究较多，而对实际问题的决策过程研究得少。本文立足于解决矿井生产能力这个复杂问题，综合运用解决该问题的各种方法和技术，开发研制矿井生产能力动态分析决策支持系统。1矿并生产能力的
4、决策过程矿井生产能力的主要研究内容和决策思维过程如图l 所示囝。图中表示出了与矿井生产能力相关的子问题及其相互关系。I 矿井地质条件、开采技术及经济特点II井田煤层块段及工作面划分l工作面生产过程的技术、I经济参数测定l-煤层地质条件开采工艺性评价工作面系统的计算机模拟lII工作面单产预测网采工作面配产可行方案集配产方案的模拟计算与分析选出配产接管方案，计算开采能力运提及其它辅助生产环节能力验算提出改造方案矿井生产能力方案优化与评价合理的生产能力方案l结束l图l 矿井生产能力研究内容及决策过程矿并生产能力相关的子问题主要包括煤层地质条件、工作面的工艺单产水平、采掘接替制约关系、运输提升子系统的
5、能力及可靠性等【2 羽。煤层地质条件是工作面生产的客观环境，开采工艺水平及设备配置是工作面生产能力的先决条件；预测工作面单产是确定矿井开采能力的基础；工作面配置方式和采掘接替安排的不同组合形成了矿井开采的不同方案，决定了矿井不同的开采能力；运输提升系统是矿井生产的关键环节，运输提升系统能力形成了矿井生产能力的上限。认清煤层地质条件、配置合适的工艺设备、提出采掘接替的开采方案和运事作者简介l 左秀峰( 1 9 5 8 ) ，男( 汉) ，黑龙江哈尔滨教授，E 哪a i l ：珏岔D 哪 的曩h 啪5 8 3信息系统协会中国分会第一届学术年会输提升的配套措施、采用技术经济多目标综合评价方法评选出合
6、理的生产能力方案构成了矿井生产能力的主要研究内容和决策过程。由于煤层地质条件的复杂多变性，工艺和运提技术的不断进步，以及组织管理的有效性和其他不确定因素的影响，矿井生产能力表现为不断地动态变化。只有开发研制矿井生产能力决策支持系统，才能够有效地分析预测矿井生产能力的动态变化及其影响因素，并可以根据获得的新信息，及时更新模型参数，得到新的分析结果，为科学地调整和控制矿井生产提供可靠的依据。2 矿井生产能力决策支持系统框架及功能矿井生产能力动态分析决策支持系统的总体框架结构见图2 睁7 】。信息管理人员开发人员决策者及分析人员人机界面问题处理系统信息资源调度系统掣圈团圈巨翻嘲囱嘲糜图2 矿井生产能
7、力决策支持系统的总体框架2 1 问题处理系统首先明确要解决的问题，是根据问题确定分析的方法步骤。据此输入数据，运用相关知识推理判断可行方案，调用相应的方法和模型进行计算分析，进行方案评价，输出结果供决策参考。2 2 数据库系统数据库系统是决策支持系统的基础部分，也是系统最活跃的部分。数据库管理系统提供了对决策所需要的各种数据信息进行输入、更新、查询和提取等功能。不同的矿井要输入特定的地质条件、开采条件、技术及经济环境等有关数据和资料。根据要处理的问题建立相应的数据库，包括：矿井、采区、工作面开采块段等地质条件数据信息，各种问题的评价指标及权重，各种设备的有关技术经济参数，有关的统计样本数据，有
8、关的随机变量特征参数，井巷系统和生产系统的技术经济参数，产品销售及原材料供应等市场信息，以及存放系统分析处理得到的最终结果等。2 3 模型库系统模型是问题处理、计算分析、模拟等要用到的各种数学模型、方法解算和结果输出的各种函数、过程和对象方法。包括：地质条件模糊隶属函数模型、地质条件模糊综合评价模型、工作面生产的模拟模型、多目标评价模型、统计分析模型、工作面参数经济效益模型、规划求解模型、结果输出显示模型、生产系统可靠性计算模型、生产系统能力计算模型、采掘接替模拟计算模型、工作面接替评价指标计算模型、矿井生产能力方案的合理性评价指标计算模型等。2 4 方法库系统方法是面向问题的，是处理解决问题
9、的步骤和模型的调用过程，包括前面的问题处理过程和子问题的处理过程，为解决问题需要进行模型的组合及执行，进行定量分析评价，调用知识进行定性分析论证等。所以方法是问题处理的核心，是体现解决问题思路的智能模型，根据专业问题，构建各种推理过程模型。2 5 问题库系统问题库保存系统处理过的问题，作为实例提供给系统使用者参考。内容包括：问题的说明、决策内容、采用的方法、上机过程、分析评价结果及最后决策等。2 6 文本库系统文本是问题处理过程中的中间结果，如模型间传递数据的中间文件、推理判断的中间过程结论、问题处理的解释说明等。3 系统开发的编制及人一机界面3 1系统开发的群件结构矿井生产能力的确定是在煤矿
10、企业的地测、开拓掘进、回采、机电设备、运输提升、营销、计划、采购供应等众多部门共同作用下协同完成的，因此建立一个基于群件的体系结构是非常现实而有重要的意义。计算机分布式处理技术和计算机支持协同工作( C S C W ) 的发展，为实现群体间的协同工作提供了坚实的技术基础。群件技术要求企业各部门联系紧密，协调工作共同完成某项任务。典型的矿井生产计划及操作控制的部门协调关系如图3 所示i s 。群件工作模式强调协同工作的重要性，信息的传输在群件工作体系中必须能够通畅无阻，信息的更新必须及时准确，同时信息的接受者和发布者要保持默契的配合。在群件工作模式下，与矿井计划编制相关的各部门利用计算机网络技术
11、形成一个信息系统协会中国分会第一届学术年会- _ 一一- 一一l信息流畅通的工作体系，并基于此体系完成信息的收集、生产模拟、信息交互以及计划的调整。借助分布式多层系统技术，能够有效地解决构建群件系统所面临的关键技术，以实现上述的工作体系。信息流图3 矿井生产各部门协作关系图煤炭销售情况3 2 系统人一机界面矿井生产能力动态分析决策支持系统的人机界面系统结构如图4 所示。系统登录：用户名及密码决策问题选择囊蓁ll 蓁萋ll 蓁蓁Il垂ll 萎薹Il耋lI耋系统主界面子系统界面调用数据库渊摊m图4 矿井生产能力决策支持系统的界面结构输出打E i 】矿井生产能力动态分析决策支持系统具有良好的人机界面
12、，操作简单。在输入用户名和密码登录启动系统后，出现矿井生产能力动态分析决策支持系统封面；单击解决问题入口，进入矿井生产能力决策问题选择界面：选定问题、单击确定按钮后，进入系统主界面，主界面的菜单设置与选定的问题相匹配；单击问题菜单，进入问题的子系统界面，按照菜单或按钮操作解决问题后，退回到主界面及退出系统。依此可分析处理要解决的问题，并得到分析结果。4 系统的应用应用矿井生产能力动态分析决策支持系统对济三煤矿的地质条件、单产水平、采掘接替和运提系统等各环节的能力和可靠性进行分析预测，提出7 0 0 万砌、8 0 0 万t a 、9 0 0 万砌和1 0 0 0 万砌四种矿井生产能力方案，进行分
13、析计算后，得到表1 所示的结果。表l 矿井生产能力方案指标比较对上述四种矿井生产能力方案，调用矿井生产能力方案的合理性综合评价模型进行分析计算。综合评价模型是将稳产持续时间、采掘接替关系、生产波动系数、吨煤生产成本、需投入的资金及折现值率6 个指标先进行标准化，再进行加权综合。将采掘接替关系量化为适应程度：适应1 O 、较适应O 8 7 5 、较紧张0 7 、紧张0 5 。各指标的权重见表2 。表2 矿井生产能力方案综合评价结果对上述四种方案进行分析计算后，得到表3 所示的综合评价结果。表3 矿井生产能力方案综合评价结果5 8 5根据综合评价结果，方案2 为优选方案，矿井合理的生产能力定为8
14、0 0 万砌。l 、3 方案次之，信息系统协会中国分会第一届学术年会矿井生产能力在7 0 0 - - 9 0 0 万妇之间变化是合适的，可依据市场情况进行调节。5 结论结合实际问题研究和开发决策支持系统是各行各业利用现代的计算机技术进行科学管理的重要内容和发展方向之一。矿井生产能力动态分析决策支持系统是综合运用采矿原理、系统工程方法、计算机技术的研究成果，具有以下特点：( 1 ) 面向实际问题针对高产高效矿井建设面临的生产能力问题，开发研制辅助决策支持系统，直接用于解决实际问题，具有较强的针对性，并将推广应用及完善。( 2 ) 内容丰富矿井生产能力涉及到煤层地质条件开采工艺性评价、工作面单产预
15、测、采掘接替的动态开采过程、生产系统的可靠性及能力保证等内容。将这些相关的问题融合一起，形成了“矿井生产能力动态分析决策支持系统”的决策支持内容。( 3 ) 体现了问题研究的思路和方法矿井生产能力动态分析决策支持系统的结构和界面是依据问题的研究思路构造和建立的，体现了问题及子问题之间的相互关系，体现了解决问题及子问题的步骤、方法及模型。( 4 ) 人机结合，全方位动态支持系统将人机结合，充分发挥人和机的各自优势，对矿井生产能力问题进行全方位的动态决策支持。可根据实际工作进展的反馈信息修改有关参5 8 6数，及时调整生产能力，以适应新的情况和不确定因素的影响。系统具有很强的实用性、动态性和有效性
16、。( 5 ) 易于维护和完善矿井生产能力动态分析决策支持系统是采用面向对象的开发方法和面向对象的开发工具等开发编制完成，采用了部件对象模型集成的技术途径，因而系统功能模块具有一定的独立性，可采用多种面向对象的软件开发工具和手段进行开发及维护。随着计算机技术的发展及新的技术途径的应用，矿井生产能力动态分析决策支持系统将得到不断的完善和更新。参考文献【1 】黄梯云著智能决策支持系统研究嗍北京：电子工业出版社，2 0 D 1 【2 】左秀峰，张先尘，王玉浚等生产矿井持续生产能力的研究【J 1 中国矿业大学学报2 0 0 2 3 1 佗) ：1 7 1 1 7 4 【3 】左秀峰，韩伯棠，何世伟等，矿
17、井运提系统可靠性模型【J 】系统工程理论与实践2 0 0 5 ，V 0 1 2 5 r 3 ) ：1 3 3 1 3 9 【4 】左秀峰邵建蜂，陶维忠U M L 建模与工作面生产模拟m 贵州工业大学学报，2 0 0 2 N 0 1 3 l ( 5 ) ：7 - 1 1 【5 】左秀峰著高产高效矿井与深井的开拓部署及决策支持系统口哪徐州：中国矿业大学出版社，2 0 0 0 【6 】汪应洛主编系统工程理论方法与应用【M 】北京：高等教育出版社。1 9 9 8 1 7 】左秀蜂张小平，王玉浚等采煤方法及设备选择决策支持系统的研究田中国矿业大学学报1 9 9 8 ，2 7 ( 1 ) ：3 2 - 3 5 【8 1 邵建峰矿井采掘计划动态模拟和评价系统恻徐州：中国矿业大学。2 0 0 3
