Overview of application the Soft Computing methods in the field of mining in our country and in the world

Application of the Soft computing in the mining industry is of great importance. This paper shows only a part of the published scientific and professional articles on application the Soft Computing methods in our country and in the world in the field of mining. Originally, the Soft Computing methods arose from the need to analyze the complex processes and problems in a quick and simple way with relatively little knowledge of the influencing parameters. Considering that the mining problem is related to numerous and largely insufficiently investigated influential factors, the soft computing methods are widely applied in this area and their application leads to an improvement in understanding the mutual influence of natural and technical-technological factors in the processes of exploitation, selection and maintenance of the basic and auxiliary mining equipment, the impact of mining operations on the environment, social environment and other aspects of mining activities

Analysis of the impact of the frequency-controlled bucket wheel drive on the dynamic response of the excavator superstructure

Bucket wheel excavators (BWEs) are the largest mobile terrestrial machines exposed to the working loads of a periodic character. This paper presents a small portion of the studies, conducted with the goal of proposing a new idea regarding preservation of the load-carrying structures of these machines, based on the implementation of a controllable frequency-controlled drive of the excavating device. A detailed analysis of the dynamic response of the load-carrying structure is required in order to determine the domains of frequency of revolutions of the working device's driving motor where the dynamic response of the structure is favorable, and therefore successfully implement this idea. A methodologically-original study was conducted, using a unique dynamic model of the BWE slewing superstructure that allows for the continuous variation of the frequency of excitation. This has yielded the resonant-free domains, i.e. the domains where the structure is not exposed to the excessive dynamic impacts

Analysis of the impact of the frequency-controlled bucket wheel drive on the dynamic response of the excavator superstructure

Bucket wheel excavators (BWEs) are the largest mobile terrestrial machines exposed to the working loads of a periodic character. This paper presents a small portion of the studies, conducted with the goal of proposing a new idea regarding preservation of the load-carrying structures of these machines, based on the implementation of a controllable frequency-controlled drive of the excavating device. A detailed analysis of the dynamic response of the load-carrying structure is required in order to determine the domains of frequency of revolutions of the working device's driving motor where the dynamic response of the structure is favorable, and therefore successfully implement this idea. A methodologically-original study was conducted, using a unique dynamic model of the BWE slewing superstructure that allows for the continuous variation of the frequency of excitation. This has yielded the resonant-free domains, i.e. the domains where the structure is not exposed to the excessive dynamic impacts

Optimization of the selection of the artificial lift method of oil well exploitation

Механичке методе експлоатације нафте имају примјену у бушотинама у којима није могућа производња нафте енергијом лежишта, већ се та потребна енергија додаје увођењем ових метода. Да би се остварила оптимална производња важну улогу има избор механичке методе експлоатације нафте. Оптималним избором методе постиже се економична производња. Утицајни параметри на избор методе дјелом су егзактни, а дјелом су описне природе. У релацијама између параметара доминира неизвјесност, вишезначност, субјективност и неодређеност. У дисертацији је као математички и концепцијски модел за оптимизацију коришћена фази логика. Као функција циља је уведена перформанса употребљивости. Исходи, односно „IF-THEN“ правила су формирани на бази искуства са више експлоатационих поља у свијету. Резултати су приказани на два начина, зависно од могућности интерпретације. Први начин приказа резултата дат је кроз дијаграме на којима су површине неправилних геометријских тијела. Поређењем преклапања површине нове бушотине са претходно добијеним површинама појединачних механичких метода добија се проценат примјењивости одређене методе на новој бушотини. Кад постоје мале разлике у излазима, примјењује се други начин тако што се претходно добијеним површинама одређује тежиште и расипање резултата. На крају је дата анализа осјетљивости развијеног модела.Artificial lift methods have applications in oil wells where oil production is not further possible due to natural reservoir energy, so this necessary energy is added by introducing lift methods. In order to achieve optimum production, the selection of an artificial lift method is very important. By selecting an optimal artificial lift method, cost - effective production is achieved. Influential parameters in the selection of a method are measured partly accurately and partly descriptively, in relations between parameters dominated by uncertainty, ambiguity, subjectivity and indeterminacy. This paper uses fuzzy logic as a mathematical and conceptual model for optimization. Usability performance was introduced as the objective function. The outcome or IF-THEN rules, as the central part of the model, is based on empirical data from the selected oil fields. The results are presented in two ways, depending on the interpretability. The first way of showing the results is given through diagrams showing the surfaces of irregular geometric bodies. By comparing the overlap of the surface of the new well with the previously obtained surfaces of the individual artificial lift methods, the percentage of applicability of a particular method to the new well is obtained. When there are minor differences in outputs, another method is applied by calculating the areas of focus and scattering of the previously obtained surfaces. Finally, a sensitivity analysis of the model is presented

Availability concept in defining of the efficent auxiliary equipment maintenance in surface mining.

Оцена расположивости представља основну компоненту у инжењерском управљању опремом. Расположивост је свеобухватни концепт који представља меру употребног квалитета техничких система, који садржи читаву серију парцијалних индикатора који се односе на време у раду и време у отказу система као и на његову функционалну погодност. Ова дисертација даје структурну анализу парцијалних индикатора као и развој модела њихове синтезе на ниво расположивости. Поменути подаци имају хибридни карактер (измерени и експертски добијени) и њихова интеграција и синтеза је остварена коришћењем фази пропозиције и фази закључивања. Овакав приступ омогућава оцену техничког система у смислу доношења одлука у циљу процене преосталих могућности машина и оптимизације трошкова животног циклуса. Одржавање оријентисано ка расположивости је унапређење концепта поузданости. Одржавање оријентисано ка поузданости у овој дисертацији је представљено кроз математичку релацију која описује очекивано време настанка отказа гусеничног механизма код булдозера у функцији садржаја прашине (SiO2) тј. у односу на интензитет хабања. Ова релација је базирана на подацима о отказима гусеничног механизма и на карактеристикама стенског материјала у смислу интензитета трошења горњих ролни на механизму...Availability evaluation is one of basic components for engineering asset management. Availability is overall concept representing measurement for quality of service level of analyzed engineering system, which contains series of partial indicators related to time in operation and time for maintenance activities and functional properties of the system. This article describes analysis and structuring of partial indicators, as well as development of model for their synthesis to the level of availability. Mentioned data are of hybrid character (measured and experts judgment), hence the fuzzy inference model is suggested for their processing and integration into the availability. This approach provided possibility for evaluation of a technical system in sense of decision making about remaining capabilities and optimization of life cycle costs..

Development of a synthesis risk management model for bucket-wheel excavators

Procena rizika tehničkih sistema predstavlja neizostavni segment upotrebnog kvaliteta i upravljanja imovinom. Neželjeni događaji sa rizikom od velikih posledica su havarije i zastoji. Havarije bagera mogu da ugroze živote i zdravlje ljudi i stvore ekonomske posledice. Otkazi elemenata stvaraju dugotrajne zastoje odnosno gubitak planirane proizvodnje. U postojećim metodama za ocenu rizika prisutno je više nedostataka, koji su koncentrisani u postavkama jednakosti elemenata rizika i načinu kalkulacije rizika. Pored toga, predvidljivost rezultata je izražena, a preciznost modela nije razmatrana. Dizajn modela koji se prezentuje u disertaciji, usmeren je ka smanjenju uticaja nedostataka na analize rizika. Inovativni model bazira se na fazi logici i ekspertnim sistemima gde su implementirane dve višekriterijumske metode. Fazi ekspertni sistemi kao domen veštačke inteligencije, su optimalni za analize fenomena gde dominira neodređenost, višeznačnost, neizvesnost i subjektivnost. Algoritamska struktura modela treba da umanji uticaj subjektivnosti, doprinese vrednovanju parcijalnih indikatora u odnosu na okolnosti, ukloni predvidljivost ishoda, poveća preciznost rezultata i unapredi sisteme održavanja. Univerzalnost fazi ekspertskog modela ogleda se kroz mogućnost korišćenja različitih tipova podataka: lingvističkih, numeričkih ili funkcija. Ulazne veličine se mapiraju na fazi skupove. Metoda AHP je primenjena za definisanje koeficijenata značajnosti parcijalnih indikatora. TOPSIS metoda koristi se u propoziciji modela kao deo fazi zaključivanja. Rezultati modela iskazan su kao procentualni odnos intenziteta rizika uz lingvistički opis. Koncizan oblik krajnjeg rezultata daje jednu numeričku vrednost u odnosu na različite skale. Primenom programskog jezika Python i softverskog okvira Streamlit, model je dizajniran u aplikativnoj i vizuelnoj formi. Prezentovani model je verifikovan na rotornom bageru SRs2000. Analizirane su dve forme rizika: po strukturnu stabilnost mašine i po prekid proizvodnog procesa. Rezultati prvog modela su prikazani kao rang slabih mesta bagera sa preporukama aktivnosti održavanja. Rezultati drugog model definišu trenutno stanje čitavog bagera. U obe forme rizika modela disperzija je manja u odnosu na najčešće korišćene modela. Ostvareni doprinosi su i smanjenje subjektivnosti i predvidljivosti ishoda, pomeranje težišta u skladu sa okolnostima analizeRisk assessment of technical systems is an indispensable part of the quality of service and asset management. Adverse events with the risk of major consequences are breakdowns and downtime. Excavator breakdowns can endanger people's lives and health and have great economic consequences. Failures of excavator elements cause long-term downtime i.e. a loss from the planned production. There are several shortcomings in the existing methods used for risk assessment. They are concentrated in the settings of the equality of risk elements and the method of risk calculation. In addition, the predictability of results is pronounced, whereas the accuracy of the model has not been considered. The design of the synthetic model presented in the dissertation is aimed at reducing the impact of the shortcomings on risk analyses. The innovative model is based on fuzzy logic and expert systems where two multi-criteria methods are implemented. Fuzzy expert systems, as a domain of artificial intelligence, are optimal for the analyses of the phenomena in which uncertainty, ambiguity, and subjectivity dominate. The algorithmic structure of the model should reduce the impact of subjectivity, contribute to the aggravation of partial indicators in relation to the circumstances, remove predictability of outcomes, increase the accuracy of results, and improve the existing maintenance systems. The universality of the fuzzy expert model is reflected in the possibility of using different types of data: linguistic, numerical, or functions. The input values are mapped to fuzzy sets. The AHP method has been applied to define the weight coefficients of partial indicators in risk. The TOPSIS method is used in the model composition as part of the fuzzy screening. The results of the model are expressed as a percentage of risk intensity with a linguistic description. The concise shape of the final result is defined through a single numerical value concerning different scales. By applying the Python programming language and the Streamlit framework, the model is designed in the application and visual form. The presented model was verified on a bucket-wheel excavator with the label SRs2000. Two forms of risk were analysed: risk of the machine structural stability and risk of the production process interruption. The results of the first model are presented through the ranking of excavator weak points with recommendations for maintenance activities. The results of the second model define the current state of the entire excavator. In both forms of risk, the model proved to be more precise (less dispersion) than the most used other models. The achieved contributions are also the reduction of subjectivity and predictability of outcomes, shifting the model center of gravity according to the analysis circumstances

Influence of cutting elements wearness of the bucket wheel drive vibration level

У докторској дисертацији је анализиран утицај похабаности резних елемената роторног багера на потрошњу електричне енергије и ниво амплитуде вибрација погона за копање. Креиран је модел који у функцији стања резних елемената дефинише зависност разматраних физичких феномена. За развој модела примењене су једначине теорије осцилација и Ватметарска метода [1] којом се одређује потрошња електричне енергије. За верификацију модела извршена су мерења на роторном багеру SRs2000.32/5+VR ангажованом на откопавању откривке на површинском копу Тамнава–Западно поље. Обављено је пет мерења. Резни елементи су били нови и потпуно похабани. Међумерења су рађена за случај похабаности 25 %, 50 % и 75 %. Степен похабаности дефинисан је применом ручног мерног алата. Утврђени су микротехнолошки параметри блока који су били исти при сваком мерењу. Ниво амплитуде је одређен мерењем вибрација на улазном пару вратила редуктора погона за копање. Истовремено је мерена јачина струје при истом процесу. Добијени резултати су представљали улаз у Ватметарску методу [1]. Модел интегрише два методолошка приступа. Првим се поредe амплитуда вибрација и потрошња електричне енергије. Другим се амплитуда представља преко поремећајне силе добијене од процеса копања. У областима мање похабаности, модел је имао мањи степен сагласности излазних резултата. За веће степене похабаности, разлика оба приступа је мање изражена, што доказује исправност модела. Утицај похабаности на ниво амплитуде потврђен је DIN ISO 10 816–3 [2] стандардом примењеним за мерење вибрација. Према нивоу амплитуде, опште стање погона се класификује у групе од А до D. У областима мање похабаности, погон се налази у нижим групама (групе А и B). Са повећањем похабаности, ниво амплитуде је већи. Анализом стандарда, може се извести закључак да рад у дужем периоду повећава ризик по настанак хаварија на погонској групи. Предложени модел је унапређен адаптивним неуро–фази системом закључивања (ANFIS) [3], [4]. Циљ је предикција потрошње електричне енергије. Добијени су нови улазни подаци генерисани у основни модел (зависност похабаности зуба, потрошње електричне енергије и амплитуде вибрација), без директног мерења на багеру. Поређење резултата измерене потрошње електричне енергије и резултата ANFIS [3], [4] модела извршено је одговарајућим статистичким показатељима и потврђена највећа сагласност у случају Bellovе функције припадности са осам функција по атрибуту.In the doctoral dissertation is analysed the influence of the wear of cutting elements to energy consumption and bucket wheel drive amplitude level. Created model defines the dependence of the considered physical phenomens as a function of the cutting elements state. For model development were applied equations of the oscillations theory and Wattmeter method [1] to determines the energy consumption. Measurements were made on the bucket wheel excavator SRs2000.32/5+VR to verify the model. Bucket wheel excavator is engaged to overburden excavation at the Tamnava–West field open cast mine. Five measurements were carried out. The cutting elements were new and completely worn. Intermediate measurements were made for wear cases of 25 %, 50 % and 75 %. The degree of worn was defined using a manual measuring tool. The microtechnological parameters of the block were determined, which are were the same at each measurements. The amplitude level is determined by vibrations measuring on the input shafts pair of bucket wheel excavator drive. At the same time was measured the current for the cutting process. The obtained results were the input to the Wattmeter method. The model integrates two methodological approaches. The first compares the vibration amplitude and the electricity energy consumption. With the other, the amplitude is represented by the disturbance force obtained from the cutting process. In less wear areas, the model had lower agreement degree with the output results. For higher wear levels, the difference between both approaches is less pronounced, which proves the correctness of the model. The effect of wear on the amplitude level is confirmed by the DIN ISO 10 816–3 [2] standard applied for vibration measurement. According to the amplitude level, the general condition of the drive is classified into groups from A to D. In areas of less wear, the drive is in the lower groups (group A and B). With wear increasing, the amplitude level is higher. By analyzing the standards, it can be concluded that working for a long period of time increases the risk of damage to the drive. The proposed model is improved by the adaptive neuro–fuzzy inference system (ANFIS) [3], [4]. The goal is to predict electricity consumption. New input data generated in the basic model (dependence of tooth wear, electricity consumption and vibration amplitude) were obtained, without direct measurement on the excavator. The comparison of the results of the measured energy consumption and the results of the ANFIS [3], [4] model was carried out with the appropriate statistical indicators and was confirmed the highest agreement in the case of Bell's membership function with eight functions per attribute