Blick in den Rechnerraum des Institutes für Zuschlagstoffe und Natursteine Großräschen mit dem KRS 4200.
Im Hintergrund arbeitet der Verfasser dieses Berichtes. (1980)

Mathematische Modellierung der Schotter- und Splittproduktion am Kleinrechnersystem KRS 4200

Günter Schmidt

Um die bedarfsgerechte Produktion der in der Bauwirtschaft benötigten Baustoffe Schotter und Splitt in den geforderten Sortimentsgrößen besser erfüllen zu können, wurden in den 1970er Jahren auf Initiative von Dr. Horst Marwan Verfahren der mathematischen Modellierung und Optimierung entwickelt und eingesetzt. In seiner Arbeitsgruppe im Institut für Zuschlagstoffe und Natursteine Großräschen (IfZN) wurde dazu das Kleinrechnersystem KRS 4200 genutzt, das heute im Konrad-Zuse-Museum in Hoyerswerda ausgestellt ist. Ich war als Mathematiker am Institut tätig.

Aus dem in Steinbrüchen abgebauten Naturstein wird in den Aufbereitungsanlagen mittels Brecher und Sieben der gewünschte Zuschlagstoff für das Bauwesen hergestellt. Ziel der Modellierung war, diese Anlagen so zu betreiben, dass die am meisten benötigten Korngrößen auch bedarfsgerecht produziert wurden.

Flussbild einer Aufbereitungsanlage. Brecher und Siebe sind nacheinander angeordnet.

Unzureichend zerkleinertes Material wird im Verfahrensfluss zurückgeführt. Hierfür wurden die Daten zu den Einflussgrößen für den Prozess ermittelt und die optimale Anlagenfahrweise festgelegt. Dazu haben wir seit Mitte der 1970er Jahre bis in die 1980er Jahre umfangreiche Versuche in den Produktionsanlagen/Steinbrüchen der DDR durchgeführt. Das dauerte meist ein paar Tage. Die Anlagen wurden mit unterschiedlichen maschinentechnischen Einstellungen für die Brecher und Siebe gefahren und die Ergebnisse gemessen und in unserem Baustoffprüflabor ausgewertet. Alle Messdaten wurden dann an einem Erfassungsgerät Cellatron DARO C8033 auf Lochband gebracht und anschließend am KRS4200 verarbeitet.

Diese Daten wurden mit dem linearen Regressionsverfahren ausgewertet. Die Regressionsgleichungen bildeten die Grundlage der Nachbildung des Aufbereitungsprozesses auf dem Rechner. Ein anschließendes Optimierungsmodell ermittelte die verfahrenstechnischen Einstellungen für die Brecher und Siebe, um für bestimmte Korngrößen Schotter und Splitt die größtmöglichen Mengenanteile zu erzielen. Veröffentlichungen darüber erfolgten in der damaligen Branchenzeitschrift „Baustoffindustrie“.

Die Aufbereitungsanlagen wurden auf der Grundlage der Betriebserfahrungen der dort arbeitenden Mitarbeiter gefahren. Jetzt konnten den Natursteinwerken Vorschläge gemacht werden, wie die Anlagen zu fahren sind, um den Bedarfsanforderungen besser gerecht zu werden. Solche computerberechneten Ergebnisse setzten sich keineswegs im Selbstlauf durch. In der Branche war das neu, den erfahrenen Anlagenfahrern Vorschläge für ihre Arbeit zu machen.

Die erforderlichen Programme wurden in der Programmiersprache FORTRAN auf dem KRS 4200 im IfZN programmiert. Diese statistischen Berechnungen ließen sich gut auf diesem Rechnersystem realisieren. Heute kann man für Regressionsberechnungen am PC sehr gut Excel nutzen, damals musste das alles noch selbst programmiert werden.

Absolute Neuheit war damals ein gemeinsam mit der TU Dresden entwickeltes Datensichtgerät DASI 4200, womit gerade für die Programmierung ein enormer Effekt erreicht wurde. Erstmals wurden Monitore für die Kommunikation zwischen Bediener und Rechner eingesetzt, was bis dahin nur auf schreibmaschinenbasierenden Ein- und Ausgabegeräten möglich war.

Arbeit am Datensichtgerät zum KRS4200 (Entwicklung der TU Dresden)

Hat man einmal viele Daten, kann man damit weitere statistische Auswertungen durchführen. So habe ich auf dem KRS 4200 ein Programm für das statistische Verfahren Faktoranalyse entwickelt, um diese Daten zum Aufbereitungsverfahren Schotter und Splitt weiter nach möglichen Zusammenhängen zu analysieren.

Dieses Programm habe ich dann in der damaligen Rechentechnik-Zeitschrift der DDR vorgestellt und einiges Interesse bei Nutzern anderer Branchen erzielt. Es war damals noch ein gewagter Vorstoß, als Betrieb der Baustoffindustrie ein Computerprogramm anzubieten. Das war in der Wirtschaftsstrategie der Planwirtschaft einfach nicht vorgesehen. Aber wir haben Wege gefunden, es anderen Betrieben und Einrichtungen nutzbar zu machen. Es gab dann doch einige interessante Nachnutzergeschichten.

Senftenberg, März 2023

Dr. Günter Schmidt