Kilka uwag o symulacjach komputerowych i ich zastosowaniach w górnictwie
Do zasadniczych zalet badań symulacyjnych, w porównaniu do badań w świecie rzeczywistym, zaliczyć można stosunkowo niskie koszty i znacznie krótszy czas badań. Obie te zalety mają podstawowe znaczenie przy obecnej globalizacji rynku.
Do podstawowych wad badań symulacyjnych należy zaliczyć: brak uniwersalnych metod rozstrzygania o poprawności budowanych modeli, brak możliwości automatyzacji procedur budowy modeli oraz dużą wrażliwość efektów badań symulacyjnych na różnego rodzaju błędy.
Symulacja komputerowa znajduje coraz większe zastosowanie nawet w takich dziedzinach, których nikt się nie spodziewał przed paru laty. Symulacja funkcjonowania systemów staje się narzędziem wykorzystywanym przy projektowaniu, planowaniu oraz sterowaniu systemami. Od początku była wykorzystywana w wojskowości oraz badaniach kosmicznych, a dziś można zaobserwować coraz większą ekspansję metod i narzędzi symulacji komputerowych w kierunku różnorodnych gałęzi przemysłu, w tym także i w górnictwie podziemnym oraz odkrywkowym.
Model symulacyjny i metody symulacji
Model symulacyjny to zbiór instrukcji dla komputera definiujących każdą ze zmiennych i zależności między nimi. Wyniki obliczeń komputerowych mówią o zachowaniu się badanego systemu w rzeczywistości i w warunkach zadanych komputerowi [9].
Aby przeprowadzić symulację, należy określić jej cel i warianty badań, i na tej podstawie wybrać model realnego systemu, a także przygotować dane. Symulacja istniejącego już systemu jest potrzebna tylko wtedy, gdy wyników prowadzonych badań nie można uzyskać za pomocą analizy matematycznej. Zaletą modeli symulacyjnych jest to, że w krótkim czasie można zbadać skutki zmiany warunków, a także przewidzieć zachowanie projektowanego systemu w dłuższej perspektywie czasu. Przyczyną stosowania eksperymentów symulacyjnych jest chęć poznania, czasem zrozumienia, zachowania się systemu lub konstrukcji algorytmów sterowania tym systemem.
Jeżeli problemy występujące w rzeczywistym świecie są na tyle złożone, że stosowane modele matematyczne (lub inne modele formalne) zjawisk związanych z tymi problemami nie wystarczą do ich odwzorowania, wówczas można sięgnąć po symulację. Ze względu na popularne obecnie środowisko realizacji eksperymentów symulacyjnych przyjęto nazwę „symulacji komputerowej” lub „symulacji cyfrowej”, co opisuje w swojej pracy Perkowski [7].
Metody symulacyjne można podzielić na następujące grupy i rodzaje:
- Metody symulacji ciągłej
Cecha charakterystyczna: wykorzystanie funkcji ciągłych w opisie formalnym charakterystyk zmiennych stanu systemu (zmiana stanu systemu, jako funkcja ciągła).
Przykłady: metoda układu równań różniczkowych, metoda Dynamiki Systemów (SD). - Metody symulacji dyskretnej
Cecha charakterystyczna: wykorzystanie funkcji dyskretnych w opisie formalnym charakterystyk zmiennych stanu systemu (zmiana stanu systemu jako funkcja dyskretna).
Przykłady: metoda planowania zdarzeń, metoda przeglądu i wyboru działań, metoda interakcji procesów. - Metody symulacji mieszanej (hybrydowe)
Cecha charakterystyczna: wykorzystanie funkcji dyskretnych i ciągłych w opisie formalnym charakterystyk zmiennych stanu systemu (zmiana stanu systemu jako funkcja dyskretna i ciągła).
Cechy obiektów mogą posiadać wielkości charakterystyczne, parametry według zadanych wcześniej funkcji matematycznych. Przykładem takiego modelu może być model analizy finansowej w arkuszu kalkulacyjnym.
Model symulacyjny jest dość często narzędziem wspierającym badania prowadzone przez jego użytkowników. Jego zadanie polega na odzwierciedleniu danego systemu (np.: przedsiębiorstwa górniczego, rynku zbytu, przebiegu procesu wydobycia i odstawy urobku, pracy maszyn i urządzeń górniczych, pracy górników, decyzji finansowych dyrekcji kopalni etc.) w postaci komputerowego modelu matematycznego, a następnie przeprowadzeniu na nim badań.
Proces ten odbywa się na ogół w czterech następujących po sobie etapach:
- Etap 1: zebranie dostatecznej informacji dotyczących badanego systemu.
- Etap 2: budowa modelu w oparciu o relacje matematyczne w dobranym systemie symulacyjnym.
- Etap 3: przeprowadzenie symulacji i weryfikacja modelu.
- Etap 4: praca z modelem symulacyjnym polegająca na celowo wprowadzanych zmianach w parametrach wejściowych, aby uzyskać charakterystyki pozwalające ocenić efekt wprowadzanych zmian.
Model symulacyjny jest nazywany niekiedy symulatorem. Taki model można przedstawić na różne sposoby: za pomocą języka naturalnego, schematów graficznych, wzorów matematycznych, a także bezpośrednio w języku programowania wysokiego poziomu (języku symulacyjnym).
Metody stosowane do modelowania systemów produkcyjnych można podzielić na dwie zasadnicze grupy: metody analityczne i symulacyjne [9]. Stwierdzenie to jest prawdziwe dla znakomitej większości systemów technicznych.
Mogą zainteresować Cię również
Wywiady
Zbigniew Tabor: Aby zarządzać drogami, potrzebna jest wizja
Z perspektywy Pańskiej długoletniej pracy na stanowisku dyrektora, jakie lekcje życiowe wyniósł Pan z tego doświadczenia i w jaki sposób wpłynęły one na Pana podejście do życia? Zbigniew Tabor: Przekonałem się, że sprawy techniczne, jakości robót, technologii oraz zagadnienia prawne związane z prawem zamówień publicznych, ustawą o drogach public...
KPO: wsparcie unijne dla polskiej odbudowy
KPO to strategiczny program przyjęty przez rząd Polski, który ma na celu odbudowę gospodarki oraz zwiększenie jej odporności na wszelkie kryzysy. Program składa się z 55 inwestycji i 55 reform, których celem jest stymulowanie wzrostu gospodarczego, tworzenie miejsc pracy oraz modernizacja i transformacja różnych sektorów gospodarki. Środki na realizację KPO pochodzą głównie z funduszy Unii Europejskiej, które zostały przyznane Polsce w ramach tzw. Planu Odbudowy dla Europy. Polska otrzyma 59,...
Stan techniczny urządzeń obcych w kontekście trwałości konstrukcji mostowych – na podstawie własnych doświadczeń z przeglądów i diagnostyki
Nakłada się na to kształt elementów konstrukcyjnych mostów, rozstaw poprzecznic, żeberek usztywniających, wsporników chodnikowych i tym podobnych elementów. Dlatego też odpowiednie mocowania i prowadzenia przez obiekt tych ważnych z punktu widzenia odbiorców mediów powinny być rozwiązywane, projektowane, a następnie instalowane z należytą starannością techniczną. Zdaniem autorów w tym procesie powinien uczestniczyć zespół interdyscyplinarnych zainteresowanych tematem specjalistów zarówno z gr...
Jednonaczyniowe koparki hydrauliczne
Podział koparek jednonaczyniowych ze względu na wielkość naczynia roboczego i przeznaczenie [2]: uniwersalne (budowlane) – pojemność łyżki do 2 m3, odkrywkowe – pojemność łyżki: 3-10 m3, nadkładowe – pojemność łyżki: 4-140 m3, zgarniakowe – pojemność łyżki: 4-180 m3. Podział według rodzaju osprzętu [2]: koparka z osprzętem przedsiębiernym (nadsiębiernym) – koparka przedsiębierna (nadsiębierna), koparka z osprzętem podsiębiernym – koparka podsiębierna, koparka z osprzętem zgarniakowym (zabiera...
Rodzaje warstw mieszanki mineralno-asfaltowej oraz zasady ich wykonywania i wbudowania
Wykonanie uszorstnienia w przypadku MMA polega na mechanicznym naniesieniu w odpowiednim czasie na gorącą warstwę ścieralną posypki i wgnieceniu jej walcami w czasie zagęszczania. W miejscach trudno dostępnych nakładanie posypki może odbywać się ręcznie. Niezwiązaną posypkę po ostygnięciu warstwy należy usunąć szczotką mechaniczną. Przy wyborze uziarnienia należy kierować się wymaganiami ochrony przed hałasem. Jeżeli wymaga się zmniejszania hałasu od kół pojazdów, np. na terenach zurbanizowan...
Co trzeba wiedzieć o cesji umowy leasingu
Czy wiesz, że istnieje skuteczny sposób na pozbycie się problemów związanych z realizacją umowy leasingu? W artykule omówiono, dlaczego przejęcie leasingu poprzez cesję umowy może być najlepszym rozwiązaniem dla wszystkich zaangażowanych stron. Odkryj korzyści płynące z tego procesu i przekonaj się, dlaczego jest to preferowany sposób przedterminowego rozliczenia umowy leasingowej. Umowy leasingu są zawierane na określony czas i nie przewidują możliwości rozwiązania umowy przed terminem. Jedn...
O obliczeniach dynamicznych konstrukcji mostowych
Analiza modalna Pełna analiza modalna obejmuje wyznaczenie współczynników tłumienia, rozprzęganie układu równań ruchu opisującego dynamikę modelu i identyfikację własności dynamicznych obiektu. Dzieli się na analizę modalną teoretyczną, eksperymentalną i eksploatacyjną. Zagadnienie drgań własnych można utożsamiać z teoretyczną analizą modalną, która stanowi część znacznie szerszej analizy dynamicznej określanej w literaturze jako analiza modalna [3, 4, 11]. Rozwiązanie zagadnienia własnego po...
Zabezpieczenia szczelin dylatacyjnych w mostach
Szczeliny dylatacyjne są kluczowym elementem w konstrukcjach mostowych, zapewniającym skuteczne zarządzanie odkształceniami, ruchem pojazdów oraz odprowadzaniem wody. Przestrzeganie norm i wytycznych, zawartych m.in. w WR-M-71 Katalog typowych elementów i urządzeń wyposażenia drogowych obiektów inżynierskich, jest kluczowe w celu zapewnienia ich niezawodności. Szczeliny dylatacyjne w infrastrukturze mostowej odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa i trwałości konstrukcji. W celu ...
Ronda ‒ problematyka uszkodzeń nawierzchni
Wytyczne i realia użytkowania W obecnie stosowanych wytycznych do projektowania [7] znajdują się m.in. zapisy: „Szerokości jezdni i pierścienia ronda jednopasowego powinny zapewniać przejezdność pojazdu miarodajnego”. Zdaniem autorów, przyjmując założenie, że pojazd miarodajny (np. pojazd ciężarowy z naczepą) będzie poruszał się po przejezdnym pierścieniu, zgodnie z zapisami ustawy o drogach publicznych [9] należy uznać pierścień jako część jezdni przeznaczonej do ruchu. Takie założenie wynos...
Kraków: Tunel wzdłuż Opolskiej otwarty dla ruchu.
Od 22 maja tunel wzdłuż Opolskiej – jeden z najważniejszych obiektów inżynierskich budowanych w ramach linii KST III do Górki Narodowej – dostępny jest w całości dla kierowców. Ma dwie niezależne komory, każda po dwa pasy ruchu, jest długi na ok. 100 metrów, jest w stanie przyjąć pojazdy ważące nawet do 50 ton. Przypomnijmy: budowa tunelu rozpoczęła się w marcu 2022 r. od wykonania murków prowadzących dla ponad 60 tonowego dźwigu z wybierakiem. Maszyna sukcesywnie – metr za metrem – wybierała...
Kalendarium
Relacje
III Ogólnopolskie Forum Administracji Dróg Publicznych – Zastosowanie kruszyw i materiałów w inwestycjach na drogach gminnych, powiatowych i wojewódzkich
9 maja 2024 r. odbyło się trzecie spotkanie III cyklu Ogólnopolskiego Forum Administracji...
II (32) SEMINARIUM „MOSTY. BUDOWA, WZMACNIANIE, PRZEBUDOWA”
W dniach 18 - 19.04.2024 roku w Poznania odbyło się seminarium...
Intertraffic Amsterdam 2024 – ekosystem stworzony dla przyszłej mobilności
Intertraffic Amsterdam, wiodące na świecie wydarzenie branżowe w zakresie infrastruktury,...
Novdrog 2024
17-19 kwietnia br. w Niepołomicach odbyła się Konferencja Naukowo-Techniczna „Nowoczesne ...