Лекция 8. Системы автоматизированного проектирования (САПР).

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Лекция №8
Тема: Системы автоматизированного проектирования (САПР)
Суть создания систем автоматизированного проектирования предприятий и производства (САПР)
заключается в том, что прежде всего должна быть создана единая научная основа - наиболее
совершенная методология, не только отвечающая современным требованиям, но и пригодная для
автоматизированного решения задач при проектировании с учетом современных требований
комплексного использования недр и охраны природы.
Вторая задача заключалась в том, чтобы разработать и дать проектировщикам средства (банки
данных), позволяющие оперативно получать необходимую информацию.
Третья задача - это разработка методов оптимизации и составления программ для решения задач на
ЭВМ с тем, чтобы избежать больших затрат труда при оценке огромного количества вариантов.
Четвертая задача - создание методов и средств для выполнения весьма трудоемкой проектно-сметной
документации.
Половина затрат труда при проектировании приходится на выполнение чертежно-графических работ,
поэтому автоматизация этих работ также имеет большое значение.
В настоящее время имеются разработки институтов по созданию автоматизированной системы
составления, размножения, хранения и поиска проектной документации на основе современной
аппаратуры для микрофильмирования и электрографии.
Функции и возможности будущей автоматизированной системы проектирования широки и
многообразны. Эта система должна автоматически выполнять по заданию оператора расчеты при
решении всех задач на ЭВМ, составлять сметы и спецификации, делать все графические и
оформительские работы. В «обязанности» системы необходимо включать также исследование
производственных процессов на математических моделях, их оптимальная взаимоувязка, управление
процессами и производствами и многое другое.
Составными частями САПР являются подсистемы, которые подразделяют на проектирующие и
обслуживающие.
Функциональная часть проектирующей подсистемы предназначена для выполнения проектных
операций и процедур (например, проектирование профиля трассы железнодорожного, автодорожного,
канализационного тоннеля или линии метрополитена; проектирование постоянной крепи (обделки);
технологии проведения выработки, календарного графика строительства, определение его сметной
стоимости и т.п.).
Обеспечивающая часть проектирующей подсистемы включает техническое, лингвистическое,
программное, информационное, методическое и организационное обеспечение.
Техническое обеспечение – это многочисленные технические средства для САПР, которые
организационно могут функционировать в виде малых и обширных вычислительных сетей.
Лингвистическое обеспечение – языки программирования, проектирования, а также языки
графические, схемные, диалоговые, моделирования и т.п.
Информационное обеспечение содержит необходимые для проектирования нормативы, документы,
справочные данные, типовые и индивидуальные проектные решения, словари, классификаторы т.п.
Информационная база данных, вместе с системой управления ею, формирует банк данных. Ядром
базы данных являются стандартные файлы (поименованные совокупности данных).
Методическое обеспечение состоит из нормативно-методических и прикладных материалов,
описания циклов проектирования, типовых сочетаний программ, распределение функций между
человеком и ЭВМ и пр.
Организационное обеспечение содержит документацию по структуре проектной организации и
службы САПР, в задачи которой входят:
 эксплуатация и развитие подсистем и компонентов САПР, средств ее обеспечения;
 создание и внедрение баз данных своей организации, сохранение и восстановление информации на
машинных носителях;
 подготовка и переподготовка специалистов-пользователей САПР.
Научно-методической основой системы автоматизированного проектирования горных предприятий
(САПР), как и в других отраслях промышленности, являются теория оптимизации и методы
экономико-математического моделирования, модели и алгоритмы решения проектных задач и
документы, в которых отражены состав, правила создания (отбора), освоения, ввода в действие и
эксплуатации средств автоматизации проектных работ.
Одним из важнейших условий усовершенствования или создания научно-методической основы САПР
является соблюдение принципов системности анализа объекта проектирования. В системном анализе
существует понятие о жизненном цикле любой задачи (объекта), т.е. о периоде жизни любого объекта,
начиная от возникновения проблемы (например, необходимости строительства шахты), включая
создание объекта, его функционирование, ликвидацию и послеликвидационный период.
Применительно к задаче автоматизированного проектирования шахт жизненный цикл состоит из
следующих этапов:
1. выявление потребности в минеральном сырье в стране, а также в том или ином регионе страны.
Установление возможного источника или источников удовлетворения этой потребности
(месторождений полезных ископаемых);
2. проектирование горных предприятий на базе выбранных месторождений;
3. строительство горных предприятий на основе выполненных по выбранным объектам проектов;
4. освоение проектной производственной мощности рудника и его эксплуатация;
5. реконструкция горных предприятий. Или несколько реконструкций с расширением его на основе
вовлечения в эксплуатацию новых запасов, технического перевооружения и т.п.;
6. затухание производства и ликвидация объекта;
7. послеликвидационные работы.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Лекция №9
Тема: Основные экологические аспекты от негативного влияния подземных работ на
окружающую среду
При нарушении горными работами окружающей среды уменьшается количество продукции,
выпускаемой различными отраслями народного хозяйства (горных, металлургических,
сельскохозяйственных, лесных и других предприятий, рекреационных баз и т. п.). В результате этого
увеличиваются текущие и капитальные затраты, расход трудовых и материальных ресурсов на
производство продукции, снижается социально-экономическая эффективность.
Часть ущерба выражается увеличением текущих затрат на производство продукции различных
отраслей, что определяется величиной снижения получаемой всеми отраслями прибыли. Эта часть
может быть определена по формуле:
где B6i и Bi - продуктивность i-ro ресурса соответственно ненарушенного и измененного под
воздействием горных работ;
Цi - отпускная цена продукта из i-ro ресурса;
Si - количество i-ro ресурса;
tні - время, в течение которого i-й ресурс остается нарушенным, лет;
n - число ресурсов.
Кроме этого, ухудшается использование имеющихся во всех отраслях народного хозяйства основных
и оборотных средств. Это ухудшение можно оценить по выражению:
где Фбі и Фі - основные и оборотные фонды отрасли, эксплуатирующей i-й ресурс, при вариантах без
нарушения ресурса горными работами и с нарушениями, грн.;
Рбі и Рі - годовой объем производства при эксплуатации i-ro ресурса до нарушения его горными
работами и после, грн./год;
Ені - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений в i-й отрасли народного хозяйства.
В зтих отраслях соответственно уменьшению производимой продукции снижается
производительность труда. А так как эти отрасли весьма трудоемки, то и ущерб от снижения
производительности труда очень велик. Обрабатывать, например, нужно те же площади земель, а
собирать с них урожай на 20-40 % ниже, чем без влияния горных работ.
Эта составляющая ущерба (грн.) в условиях дефицита трудовых ресурсов может быть определена по
формуле:
где Фі и Фбі - трудоемкость производства и использования единицы i-ro ресурса без нарушения
горными работами и после нарушения;
αі - величина чистой продукции, приходящаяся на одного трудящегося.
Снижение производительности труда в отраслях, использующих природные ресурсы, требует
соответствующего увеличения капитальных вложений в жилищное, коммунальное и культурнобытовое строительство.
Эта часть ущерба (грн.) может быть определена по выражению:
где rі и rбі - число работающих в отраслях до нарушения природных ресурсов и после в расчете на
производство одинакового качества и количества продукции;
β= 3 ÷ 4 - коэффициент семейности;
ψ - санитарная норма жилой площади, м2/чел; η - стоимость 1 м2 жилой площади, грн.;
К кб = 1,3 ÷ 1,4 - коэффициент, учитывающий затраты на культурно-бытовое и коммунальное
строительство.
Пятая часть ущерба имеет место у потребителей продукции, которую производят отрасли,
использующие природные ресурсы, например, перерабатывающие предприятия из-за сокращения
продукции сельского, водного, рыбного и других хозяйств. Эта часть ущерба выражается увеличением
у потребителей текущих затрат, снижением эффективности производственных фондов, снижением
производительности труда) и увеличением затрат на сонкультбыт. В общем виде она определяется по
формуле:
где m - число перерабатывающих и других отраслей, на экономике которых скажется снижение
продуктивности природных ресурсов;
У‘1, У‘2, У‘3, У‘3 - соответственно ущербы от увеличения текущих затрат (снижения прибыли),
снижения эффективности производственных фондов и капиталовложений, повышения трудовых
затрат, увеличения затрат на соцкультбыт.
Кроме этого, могут быть учтены и другие ущербы, например Уб - стоимость потери ценности или
ремонта зданий и сооружений, рекреационных ресурсов под воздействием горных работ, а также социальный ущерб из-за ухудшения здоровья и трудоспособности рабочих и населения под
воздействием горных работ.
Ущерб (грн./т) от потери природных ресурсов, приходящийся на 1 т добываемой горной массы:
где Абі - годовая производительность шахты по горной массе при базовом варианте;
tб - cрок отработки месторождения, лет.
При любом другом варианте:
В этих формулах Упр и Упр.б - общий ущерб от потери природных ресурсов при базовом и другом
вариантах, грн.
При учете охраны природы производительность шахты больше, чем вычисленная на основе минимума
приведенных затрат только на добычу угля. С позиций народохозяйственных интересов необходимо
учитывать производственные мощности строящихся и действующих шахт, что позволит обеспечить
улучшение условий охраны природы, уменьшение капитальных затрат и получить в целом по
народному хозяйству большую экономию.