Selection of the longwall face crew with respect to stochastic character of the production process – Part 1 – Procedural description

• Autorzy: Snopkowski R. , Sukiennik M.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie obsady przodka ścianowego z uwzględnieniem stochastycznego charakteru procesu produkcyjnego. Cz. 1 – Opis metody

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A proposal of the method aimed at the longwall face crew selection with respect to stochastic character of the production process has been described in this study. Modules, which can be isolated from the production cycle, as well as methods of determination of the probability function density describing duration of individual action realized in production process, have been described in the first part of the study. Procedure of crew selection of individual modules, including optional crew selection, has been described in next chapters. Statement of action, which should be executed in order to apply the proposed method, including final conclusions, is discussed in the last chapter.

PL

Zagadnienie wyznaczania obsady przodka ścianowego jest przedmiotem badań i analiz praktycznie od momentu rozpoczęcia stosowania systemu ścianowego w kopalniach węgla kamiennego. Metoda opisana w niniejszej pracy uwzględnia jednak czynnik dotychczas nie uwzględniany w opracowaniach z tego zakresu, a mianowicie stochastyczny charakter realizowanego w przodku procesu. Początki prac z zakresu analizy funkcjonowania przodków ścianowych z uwzględnieniem stochastycznego charakteru procesu produkcyjnego sięgają lat 90 - tych, kiedy zaczęto wykorzystywać metodę symulacji stochastycznej jako metodę badawczą. Pierwszym krokiem w proponowanej metodzie jest podział procesu produkcyjnego na moduły. Kryterium podziału stanowi sposób realizacji poszczególnych czynności lub operacji w danym module. Zaproponowano cztery rodzaje modułów i oznaczono odpowiednio literami od A do D. Moduły typu A to moduły z czynnościami wykonywanymi w sposób równoległy, wśród których występuje tzw. czynność wiodąca. Czynność wiodąca jest to taka czynność, której realizacja nie powinna być wstrzymywana z powodu zbyt wolnego wykonywania pozostałych czynności występujących w tym module. Moduły typu B to takie, w których czynności lub operacje wykonywane są w sposób równoległy, ale wśród niech nie występuje czynność wiodąca. Czynności wykonywane w sposób szeregowy charakteryzują moduły typu C. W modułach tych może być wykonywana dowolna ilość czynności w układzie szeregowym, dodatkowo czynność pojedynczą traktuje się jak szeregową. Moduły typu A, B i C wyodrębnione są z cyklu produkcyjnego na rysunku 1. Cechą charakterystyczną modułów typu D jest występowanie czynności lub operacji zarówno w układzie równoległym, jak i szeregowym. Na rysunku 2 zamieszczono przykład takiego modułu. Kolejnym krokiem w metodzie wyznaczania obsady przodka ścianowego jest wyznaczenie funkcji gęstości prawdopodobieństwa, opisujących czas realizacji poszczególnych czynności w ramach wyodrębnionych modułów. Schemat wyznaczania funkcji opisujących czas trwania czynności lub operacji w ramach modułów zamieszczono na rysunku 3. Przestawiony schemat zakłada zebranie danych pomiarowych a następnie przeprowadzenie analizy statystycznej, która polega na wyznaczeniu funkcji aproksymujących f1,i,j, mających własności funkcji gęstości prawdopodobieństwa. Funkcje te opisują czas realizacji czynności lub operacji „i”-tej wykonywanej w ramach danego modułu „j”-tego, na odcinku jednego metra. Następnie wyznacza się splot otrzymanych funkcji w celu wyznaczenia funkcji splotowych fi,j , które opisują czas realizacji czynności lub operacji „i”-tej w danym module „j”-tym. Otrzymane funkcje splotowe mają własności funkcji gęstości prawdopodobieństwa. Można je wyznaczyć dwiema metodami: metodą analityczną lub metodą symulacyjną. W metodzie analitycznej wykorzystuje się definicję splotu funkcji, natomiast w metodzie symulacyjnej schemat postępowania, który zamieszczono na rysunku 4. Jeżeli w module znajdują się czynności lub operacje, które mogą być wykonywane przez różną liczbę pracowników (obsadę), wówczas funkcja fi,j wyznaczana jest dla każdego wariantu obsady z osobna. Symbolem „k” oznaczono obsadę, dla której funkcja fi,j została wyznaczona. Po wyznaczeniu funkcji gęstości prawdopodobieństwa, opisujących czas realizacji poszczególnych czynności, następuje wyznaczenie obsady w ramach poszczególnych modułów. W związku z wydzieleniem trzech typów modułów przedstawiono algorytmy wyznaczania obsady uwzględniające to zróżnicowanie. Algorytm wyznaczania obsady dla modułów z czynnościami lub operacjami równoległymi i wiodącymi przedstawiony jest w rozdziale 4.1. Na rysunku 5 zamieszczono przykład modułu, w którym występuje czynność wiodąca a następnie z wykorzystaniem wzorów od 1 do 4 opisano procedurę postępowania przy wyznaczaniu obsady w modułach typu A. Algorytm wyznaczania obsady dla modułów z czynnościami lub operacjami równoległymi bez wiodących opisano w rozdziale 4.2. Na rysunku 6 zmieszczono przykładowy moduł z dwiema czynnościami równoległymi, z których żadna nie jest wiodącą. Wzorami od 5 do 10 opisano procedurę wyznaczania obsady w modułach typu B. Moduły typu C oraz schemat wyznaczania obsady opisane są w rozdziale 4.3. Rysunek 7 prezentuje przykładowy moduł z dwiema czynnościami szeregowymi, a wzory od 11 do 15 przedstawiają proces wyznaczania obsady w modułach tego typu. Algorytm wyznaczania obsady dla modułów z czynnościami lub operacjami wykonywanymi szeregowo i równolegle zaprezentowany jest w rozdziale 4.4. Na rysunku 8 zamieszczono przykładowy moduł, a wzory od 16 do 26 prezentują procedurę wyznaczania obsady w modułach typu D. Zaproponowana metoda zakłada wykorzystanie funkcji gęstości prawdopodobieństwa czasów trwania czynności do wyznaczania obsady przodka wydobywczego. W metodzie wykorzystano odmienne od deterministycznego podejście, polegające na traktowaniu czasów realizacji czynności jako zmiennych losowych. Zastosowanie opracowanej metody wymaga realizacji szeregu czynności, z których najważniejsze to: - identyfikacja kluczowych czynności w procesie produkcyjnym, - podział procesu produkcyjnego na charakterystyczne moduły, ze względu na jednoczesność realizacji czynności, - identyfikacja funkcji gęstości czasów trwania czynności w wydzielonych modułach, - przyjęcie wstępnych wariantów obsady dla poszczególnych modułów - optymalizacja obsady w modułach poprzez uwzględnienie prawdopodobieństw realizacji czynności przy założonej obsadzie z uwzględnieniem charakteru modułów. Można także zauważyć, ze: 1. Każdy proces produkcyjny można podzielić na skończoną liczbę modułów różniących się jednoczesnością realizacji czynności. 2. Wyodrębnianie z procesu produkcyjnego modułów, pozwala na łatwiejszą analizę procesu produkcyjnego, a co za tym idzie ułatwia dobór obsady. 3. Użyte w metodzie kryterium prawdopodobieństwa osiągnięcia założonego czasu trwania realizacji modułu, pozwala na racjonalny dobór obsady, gdyż realizacja modułu jako całości ma wyższy priorytet niż realizacja poszczególnych czynności.

Słowa kluczowe

EN

longwall face crew selection; probability function density; production cycle; longwall face

PL

obsada przodka ścianowego; funkcje gęstości prawdopodobieństwa; cykl produkcyjny; przodek ścianowy

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 57, no. 4
• Strony: 1071--1088
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Snopkowski R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Sukiennik M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• Snopkowski R., 1990. Numerisches Modell des Produktionsprozesses verwirklicht in einem Strebstoss des Kohlenbergwerks. Arch. Min. Sci., Vol. 35, No 4, p. 617-630.
• Snopkowski R., 1994. Die Kritikalitätsrichtwerte in der Bewertung der Einflusswahrscheinlichkeit der Tätigkeiten und des am Strebstoss Ausgeführten Arbeitsganges auf die Gewinnung. Arch. Min. Sci., Vol. 39, No 1, 1994 p. 111-126.
• Snopkowski R., 2000. Metoda identyfikacji rozkładu prawdopodobieństwa wydobycia uzyskiwanego z przodków ścianowych kopalń węgla kamiennego. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, seria Rozprawy Monografie, nr 85.
• Snopkowski R., 2000. Boundary conditions for elementary functions of probability densities for the production process realized in longwalls. Arch. Min. Sci., Vol. 45, No. 4, p. 501-510.
• Snopkowski R., 2002. Longwall output plan considered in probability aspect. Arch. Min. Sci., Vol. 47, No. 3, p. 413-420.
• Snopkowski R., 2005. The use of the Stochastic Simulation for Identyfication of the Function of Output Probability Density. Arch. Min. Sci., Vol. 50, No. 4, p. 497-504.
• Snopkowski R., 2007. The use of stochastic simulations in modeling and analysis of mining processes. Proceedings of the 16th international conference on Systems science. Vol. 3, Applications of systems analysis to technical systems; Applications of systems analysis to non-technical systems; Applications of systems analysis to biomedical systems: Wrocław.
• Snopkowski R., 2007. Symulacja stochastyczna. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków.
• Snopkowski R., 2009. Stochastic model of the longwall face excavation using two-way shearer mining technology. Arch. Min. Sci., Vol. 54, No. 3, 2009, p. 573-585.
• Snopkowski R., Napieraj A., 2012. Method of the production cycle duration time modeling within hard coal longwall faces. Arch. Min. Sci., Vol. 57, Issue 1, p. 121-138.
• Sukiennik M., 2011. Metoda wyznaczania obsady w przodkach ścianowych kopalń węgla kamiennego z uwzględnieniem stochastycznego charakteru procesu produkcyjnego, Praca doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków.