鮑鵬飛 陳亮

摘? ?要：為了預(yù)測(cè)液壓支架的開發(fā)方向以適應(yīng)現(xiàn)代采礦工業(yè)發(fā)展需求，本文應(yīng)用TRIZ理論中的技術(shù)進(jìn)化理論，分析了液壓支架控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)化趨勢(shì)，確定了提高液壓支架控制系統(tǒng)的智能化水平是將來(lái)可能的開發(fā)方向。

關(guān)鍵詞：液壓支架控制系統(tǒng);TRIZ理論;技術(shù)進(jìn)化

TRIZ意譯為發(fā)明問(wèn)題的解決理論，是上世紀(jì)40年代中期，以前蘇聯(lián)發(fā)明家阿奇舒勒為首的專家們通過(guò)對(duì)數(shù)百萬(wàn)件發(fā)明專利研究分析后得出的由解決技術(shù)問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)的各種方法、算法組成的綜合理論體系[1]。TRIZ主要由40個(gè)發(fā)明原理、物—場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)解、科學(xué)效應(yīng)等一整套的理論來(lái)解決各工程領(lǐng)域的創(chuàng)新問(wèn)題。TRIZ的核心內(nèi)容之一就是技術(shù)進(jìn)化理論，在眾多的發(fā)明方法中，只有TRIZ理論具備技術(shù)進(jìn)化的完整內(nèi)容，它可以根據(jù)技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化規(guī)律預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，幫助企業(yè)開發(fā)富有競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品[2]。

我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展的主體方向始終是煤炭高效、安全開采，液壓支架是保證煤炭正常開采的重要組成設(shè)備。為加強(qiáng)煤炭工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和持續(xù)發(fā)展，需要對(duì)液壓支架技術(shù)不斷更新，最大化提高支架工作效率。研究和分析液壓支架的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)適應(yīng)現(xiàn)代煤炭工業(yè)的快速發(fā)展具有重要的作用[3]。

1. 技術(shù)進(jìn)化理論

為了適應(yīng)不斷復(fù)雜化的外部環(huán)境，任何技術(shù)系統(tǒng)始終是不斷發(fā)展演變的。TRIZ理論把技術(shù)系統(tǒng)的這種發(fā)展演變叫做技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化。TRIZ的核心是技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原理，它可以依據(jù)產(chǎn)品中技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化規(guī)律定性預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，從而幫助企業(yè)開發(fā)出具有競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品[4]。

1.1 進(jìn)化模式

經(jīng)過(guò)阿奇舒勒和他的學(xué)生及眾多TRIZ專家的研究與改善，形成了由11個(gè)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則所構(gòu)成的現(xiàn)代TRIZ進(jìn)化法則體系結(jié)構(gòu)，如圖1.1所示。

這11個(gè)技術(shù)進(jìn)化法則是表達(dá)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的通用模式，可以應(yīng)用在任意技術(shù)系統(tǒng)的分析中。

1.2 產(chǎn)品子系統(tǒng)

現(xiàn)代TRIZ理論認(rèn)為一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)功能的時(shí)刻，必須具備“動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置和控制裝置”四個(gè)子系統(tǒng)。四個(gè)子系統(tǒng)相互作用，共同實(shí)現(xiàn)其預(yù)設(shè)功能。

技術(shù)系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)功能而構(gòu)建，不完備的技術(shù)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)功能，提高技術(shù)系統(tǒng)的完備性是技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化方向之一。

將產(chǎn)品按照子系統(tǒng)分類并結(jié)合11個(gè)技術(shù)進(jìn)化法則可以探討各個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)化模式，從而找出其進(jìn)化路線，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的開發(fā)方向。

2. 依據(jù)進(jìn)化路線分析液壓支架的演化

依據(jù)TIRZ理論完備性法則，按照液壓支架工作原理將液壓支架子系統(tǒng)分為動(dòng)力裝置：乳化液泵站;傳動(dòng)裝置：液壓缸;執(zhí)行裝置：承載結(jié)構(gòu)件、推移裝置;控制裝置：電液控制系統(tǒng)四個(gè)主要子系統(tǒng)。

2.1 減少人的參與的進(jìn)化路線

液壓支架電液控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)交換處理器和井下交換機(jī)等設(shè)備組成。技術(shù)工作人員通過(guò)控制支架單獨(dú)動(dòng)作和組合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)煤礦綜合開采工作面設(shè)備的快速降架、移架、初撐和推移[5]。同時(shí)，技術(shù)人員還可進(jìn)一步借助電液控制器底部的自身調(diào)試功能，實(shí)現(xiàn)電液控制系統(tǒng)的控制功能和監(jiān)管作用，保證煤礦開采工作的正常運(yùn)行。

TRIZ理論認(rèn)為，隨著技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)該減少系統(tǒng)中由人力執(zhí)行的功能數(shù)量，從而提升整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化水平，減少人工的參與介入[4]。因此液壓支架控制系統(tǒng)未來(lái)必然朝著彼此聯(lián)網(wǎng)、相互感知、靈活決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的智能化發(fā)展。

2.2 向超系統(tǒng)進(jìn)化路線

一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)與另外一個(gè)或多個(gè)技術(shù)系統(tǒng)相互組合，稱為超系統(tǒng)的集成[4]。

人工智能控制技術(shù)是具有智能信息處理、智能信息反饋和智能控制決策的控制方式。近年來(lái)機(jī)器學(xué)習(xí)算法不斷突破，并且伴隨5G時(shí)代、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的到來(lái)[6]，人工智能控制進(jìn)軍各種專業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用于各類復(fù)雜被控對(duì)象的控制問(wèn)題。

液壓支架控制系統(tǒng)與人工智能控制系統(tǒng)結(jié)合，可以更好地控制、監(jiān)測(cè)工作面設(shè)備的工作狀態(tài)，減少人員勞動(dòng)強(qiáng)度，保障設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。其中，模糊控制能夠解決控制過(guò)程中難以建立液壓支架及其相關(guān)控制對(duì)象控制模型的問(wèn)題;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠給控制過(guò)程中的不確定性提供比較高的容錯(cuò)度，并且提高適應(yīng)變化因素的性能;專家控制可以使控制精度提升，提高診斷故障的性能?？傊Y(jié)合這一系列的智能控制措施，可以大大提升電液控制系統(tǒng)的自動(dòng)追機(jī)拉架、工作面校直找平等能力，也可以在支架在各種姿態(tài)情況下依舊確保一系列動(dòng)作控制的精確度，進(jìn)一步提升電液控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平[7]。

3. 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)液壓支架的發(fā)展?fàn)顩r分析，結(jié)合TRIZ理論的進(jìn)化法則，歸納總結(jié)了液壓支架控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)化路線，分析得出：液壓支架控制系統(tǒng)應(yīng)該減少人的參與并向超系統(tǒng)傳遞，增加控制系統(tǒng)的智能化程度將是未來(lái)液壓支架控制系統(tǒng)發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)

[1]呂桂志，任工昌，丁濤.基于TRIZ技術(shù)進(jìn)化分析點(diǎn)膠機(jī)的演進(jìn)[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2008，15（5）：387-390.

[2]趙新軍，侯明曦，李愛(ài).以TRIZ進(jìn)化理論為基礎(chǔ)的產(chǎn)品技術(shù)預(yù)測(cè)支持系統(tǒng)研究[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2005，12（6）：321-324.

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[5]孟祥宇.綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)應(yīng)用[J].建井技術(shù)，2020，41（1）：58-60.

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[7]劉萬(wàn)倉(cāng)，韋中成.綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)應(yīng)用分析[J].設(shè)備管理與維修，2020，6：190-192.

責(zé)編/馬銘陽(yáng)