CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MỘT SỐ THUẬT TOÁN PHÙ HỢP TRONG VIỆC LỰA CHỌN ĐỒNG BỘ THIẾT BỊ CHO MỘT SỐ MỎ LỘ THIÊN LỚN VÙNG QUẢNG NINH
3.3 Thuật toán Monte Carlo
3.3.6 Mô phỏng máy xúc – ô tô
Sự phức tạp trong hệ thống hoạt động của mỏ lộ thiên phổ biến hiện nay có thể kể đến sự không đồng bộ trong hệ thống thiết bị (máy xúc- ô tô).
Do đó yêu cầu cần có một chương trình tính toán và mô phỏng một cách hoàn chỉnh hệ thống này. Các chương trình này đã được tìm ra và phát triển từ giữa những năm 1960 và hiện nay đang được sử dụng khá hiệu quả. Qua thời gian nghiên cứu, dữ liệu được lưu giữ bao gồm thời gian chất tải, di chuyển và dỡ tải. Dựa trên chi tiết của mô hình, đường vận tải có thể tách thành các phần khác biệt, thời gian đi trên mỗi đoạn đó được ghi lại. Lượng dữ liệu được thu thập dựa vào các thông số nhu các loại máy xúc, ô tô khác nhau làm việc, số các đoạn đường vận tải trên tuyến, số lượng các vị trí dỡ tải. Để tính toán cho một hệ thống thì người điều khiển cần xác định số lượng, loại và vị trí các máy xúc, nơi dỡ tải, số đoạn vận tải từ nơi chất tải đến nơi dỡ, số ô tô hoạt động cho mỗi máy xúc. Sự phân bố thời gian cho các công đoạn vận tải cần được xác định. Và ngoài ra một số dữ liệu khác cần xác định như khả năng sẵn sàng của máy xúc, ô tô, thời gian ngừng nghỉ.
Mẫu mô phỏng hệ thống máy xúc – ôtô có rất nhiều ứng dụng như trong lựa chọn thiết bị, phân tích hoạt động của thiết bị, kế hoạch sản xuất và thiết kế đường vận tải.
Với các mỏ lộ thiên lớn vùng Quảng Ninh áp dụng thuật toán Monte Carlo ta có thể giải quyết ngay vấn đề xảy ra khá phổ biến để giảm tới mức tối thiểu những gián đoạn trong vận tải đó là sự phù hợp giữa số lượng xe tải với số máy xúc xe tải sao cho giảm tối thiểu mức tối đa thời gian chờ đợi của máy xúc đồng thời giảm chi phí trong thời gian chờ đợi.
Gọi M và N là số máy xúc và xe tải trong hệ thống, Cs là chi phí trong thời gian máy xúc chờ (đ/ph), Ct là chi phí thời gian xe tải chờ (đ/ph), Wm thời gian chờ tích lũy của máy xúc, Wn là thời gian chờ của xe tải. Ta có:
Wm = F1(M,N) Wn = F2(M,N) CT = Wm*Cs+ Ct
Trong đó: F1, F2 là hàm hệ thống, CT là tổng chi phí thời gian chờ.
Áp dụng thuật toán Monte Carlo tính toán mô phỏng ĐBTB máy xúc – ô tô cho các mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh được thực hiện qua các bước như sau:
Bước 1: Gián các thông số đầu vào.
M, N- Số máy xúc, số ô tô trong tổ hợp ĐBTB, Tni - Thời gian chất tải của máy xúc thứ i , phút ΔTn - Độ lệch thời gian nhận tải , phút.
Thj - Thời gian vận tải từ khi đi ra khỏi chỗ máy xúc của xe ô tô thứ j ΔTh- Độ lệch thời gian vận tải ,phút.
RNk - là số ngẫu nhiên thứ k.
Bước 2: Tính thời gian chất tải cho máy xúc Tn = Tni + RNk*ΔTn
Bước 3: Tính thời gian di chuyển của các ô tô từ khi ra khỏi vị trí nhận tải Th =Thj + RNk*ΔTh
Bước 4: Tính toán, phân tích trạng thái phối hợp của máy xúc và ô tô.
M - Số máy xúc trong tổ hợp ĐBTB, chiếc N - Số ô tô trong tổ hợp ĐBTB, chiếc
Txi - Thời gian chạy của máy xúc thứ i, I = 1,2 …m Toj - Thời gian chạy của ô tô thứ j, j = 1,2,3…n T - Khoảng thời gian để ước lượng (tháng, năm…) Quá trình tính toán diễn biến như sau:
Bước 4.a. Chọn ô tô với thời gian hoạt động nhỏ nhất (Tom) Đặt là ô tô thứ k với: Tom = Tok
Nếu Tok > T thì thực hiện bước 4.h.
Bước 4.b. Chọn máy xúc có thời gian hoạt động Txm nhỏ nhất, Đặt là máy xúc thứ g với: Txm = Txg
Bước4.c. Đặt w = (Txg - Tok)
- Nếu w < 0, thì thực hiện bước 4.d - Nếu w > 0, thì thực hiện bước 4.e
- Nếu w = 0, Ô tô có thể được ấn định ngay cho máy xúc. Thực hiện bước 4.f.
Bước 4.d. Máy xúc g đang đợi ô tô, thời gian chờ đợi của máy xúc là ws
ws = (Tok - Txg)
Cập nhập trạng thái Txm của máy xúc g Txg = Txg + ws
Thực hiện bước 4.f
Bước 4.e. Ô tô k đang chờ nhận tải, thời gian chờ của ô tô k là wt wt = (Txg - Tok)
Cập nhập trạng thái Tok cho ô tô k Tok = Tok +wt
Bước 4.f. Đưa ra thời gian chất tải cho ô tô k bằng máy xúc thứ g, đặt là Lgk.
Cập nhập trạng thái Txm của máy xúc và ô tô:
Txg = Txg + Lgk
Tok = Tok +Lgk
Bước 4.g. Đưa ra thời gian di chuyển của ô tô thứ k từ nơi nhận tải. Đặt là tk.
Cập nhập trạng thái Tok của ô tô thứ k.
Tok = Tok + Tk Thực hiện bước 4.a
Hình 3.3. Sơ đồ khối mô phỏng quá trình lựa chọn ô tô Bước 4.h. Kết thúc mô phỏng kết thúc, xuất ra kết quả:
- Tổng khối lượng sản phẩm, tấn - Số lượng chuyến vận chuyển, chuyến
- Thời gian chờ của mỗi ô tô ở từng máy xúc, phút - Thời gian chờ của máy xúc với từng ô tô, phút.
Quá trình tính toán lựa chọn ĐBTB áp dụng thuật toán Monte Carlo được mô tả ở hình 3.2.