- 相關(guān)推薦
基于數(shù)字礦山建設(shè)的煤炭物流管理技術(shù)及應(yīng)用研論文
1.引言
采礦業(yè)是以礦產(chǎn)資源為生產(chǎn)對象的古老產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，作業(yè)條件復(fù)雜，生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)多，技術(shù)裝備種類繁多且技術(shù)復(fù)雜，這些都是其它行業(yè)無法比擬的。目前國內(nèi)許多礦山企業(yè)還處在勞動密集性階段，信息化改造勢在必行。部分礦山在辦公自動化、管理信息化以及優(yōu)化設(shè)計、生產(chǎn)監(jiān)控等方面雖然做了一定的工作，取得了一定的成效，但這些系統(tǒng)大多處于獨(dú)立運(yùn)行階段，未能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息整合與綜合應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，越來越多的新思想、新技術(shù)、新方法運(yùn)用于礦山企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營和管理，以增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。為此，我國礦業(yè)系統(tǒng)開始了“數(shù)字礦山”的研究工作，利用數(shù)字信息技術(shù)來改造和提升采礦業(yè)，其理念己逐漸深入礦業(yè)界人心，同時也給采礦業(yè)和礦山科技發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
礦山企業(yè)多數(shù)遠(yuǎn)離城市和交通要道，地理位置偏，所以各種燃料、配件的庫存量大，種類多，資金占用也多，技術(shù)進(jìn)步又容易造成庫存存貨的淘汰。同時礦山采裝、運(yùn)輸、礦物加工成本占生產(chǎn)成本的比例高達(dá)40-80%,選礦和混礦對礦產(chǎn)品售價影響極大。礦山企業(yè)的這些特性使得供、產(chǎn)、銷各個環(huán)節(jié)的物流管理顯得極為重要。目前，礦山生產(chǎn)管理主要關(guān)注生產(chǎn)的工藝過程，而忽視了將每一個工藝環(huán)節(jié)連在一起的、并且伴隨每個工藝環(huán)節(jié)同時出現(xiàn)的物流活動，還沒有樹立起生產(chǎn)物流的觀念。因此，在“數(shù)字礦山”建設(shè)中引進(jìn)物流管理理念十分重要。由于礦山企業(yè)的特殊性，礦山物流不能直接采用一般企業(yè)物流的管理模式，因此在數(shù)字礦山實(shí)施過程中對礦山物流如何管且管得好是本文重點(diǎn)研究和解決的問題。下面結(jié)合露天煤礦數(shù)字礦山及物流體系建設(shè)談?wù)勛约旱目捶ā?/p>
2.數(shù)字礦山總體結(jié)構(gòu)
何為數(shù)字礦山，數(shù)字礦山與礦山自動化、信息化有何區(qū)別和聯(lián)系，目前在國內(nèi)還沒有達(dá)成統(tǒng)一的意見。但普遍認(rèn)為：數(shù)字礦山是數(shù)字地球、數(shù)字中國在礦山中的開發(fā)應(yīng)用，數(shù)字礦山從更高的層次、系統(tǒng)論和一體化的角度對礦山進(jìn)行數(shù)字化、信息化管理，更深入、更有效地為礦山生產(chǎn)、經(jīng)營和管理提供服務(wù)，為礦山持續(xù)、高效、科學(xué)的發(fā)展提供重要保障。
根據(jù)國內(nèi)礦山的特點(diǎn)及其信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，結(jié)合數(shù)字礦山技術(shù)的最新進(jìn)展，確定數(shù)字礦山的建設(shè)原則如下:（1)根據(jù)礦山具體條件及發(fā)展需要，結(jié)合國內(nèi)外技術(shù)的最新進(jìn)展情況，分層次建立開放式數(shù)字礦山總體框架，對各層次的系統(tǒng)范圍和內(nèi)容可進(jìn)行擴(kuò)充，也可擴(kuò)充更多層次;（2)系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)與礦山主要業(yè)務(wù)信息化管理相適應(yīng)，既保證各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行，又實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的有效集成和整合;（3)系統(tǒng)建設(shè)要充分考慮到技術(shù)的先進(jìn)性、成熟性、實(shí)用性、規(guī)范性和可擴(kuò)展性，使各組成部分易于開發(fā)和實(shí)施，并可方便地納入到數(shù)字礦區(qū)、數(shù)字行業(yè)、數(shù)字中國中。
按照上述原則確定的數(shù)字露天煤礦總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1中可以看出，數(shù)字礦山自下而上可分為以下六個層次：
①基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層。即數(shù)據(jù)獲取與存儲層。數(shù)據(jù)獲取包括利用各種技術(shù)手段獲取各種形式的數(shù)據(jù)及其預(yù)處理；數(shù)據(jù)存儲包括各類數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)文件、圖形文件庫等。該層為后續(xù)各層提供部分或全部輸入數(shù)據(jù)。
②模型層。即表述層。如空間和礦物屬性的三維和二維塊狀模型、礦區(qū)地質(zhì)模型、采場模型、地理信息系統(tǒng)模型、虛擬現(xiàn)實(shí)模型等。該層不僅將數(shù)據(jù)加工為直觀、形象的表述形式，而且為優(yōu)化、模擬與設(shè)計提供輸入。
③設(shè)計優(yōu)化層。如工藝流程模擬、參數(shù)優(yōu)化、設(shè)計與計劃方案優(yōu)化等。該層為把優(yōu)化解轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行方案或直接進(jìn)行方案設(shè)計提供手段。
�、軋�(zhí)行與控制層。如自動調(diào)度、流程參數(shù)自動監(jiān)測與控制、遠(yuǎn)程操作等。該層是生產(chǎn)方案的執(zhí)行者。
�、莨芾韺�。包括MS、ERP與OA等，其中MS、ERP部分含供應(yīng)物流和銷售物流的管理功能。
⑥決策支持層。依據(jù)各種信息和以上各層提供的數(shù)據(jù)加工成果，進(jìn)行相關(guān)分析與預(yù)測，為決策者提供各個層次的決策支持。
3.露天煤礦物流特點(diǎn)及存在問題分析
礦山物流是一個系統(tǒng)物流，屬于工業(yè)物流范疇，是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式、提高企業(yè)利潤空間的有效手段。它存在于礦業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)準(zhǔn)備、生產(chǎn)過程和銷售活動的全過程之中，是生產(chǎn)礦業(yè)產(chǎn)品以及組織礦物銷售等一系列物料實(shí)體的運(yùn)送搬運(yùn)等動態(tài)流轉(zhuǎn)過程，是一個由礦業(yè)的供應(yīng)物流、生產(chǎn)物流、銷售物流、回收物流、廢棄物物流構(gòu)成的物流系統(tǒng)如圖2。露天煤炭物流系統(tǒng)除了具有一般工業(yè)企業(yè)物流系統(tǒng)和煤炭物流的共同特點(diǎn)外，還具有自身的特點(diǎn)：
(1)生產(chǎn)物流包括產(chǎn)品實(shí)體和廢棄物兩部分物流。露天煤礦的生產(chǎn)物流不僅包括煤炭產(chǎn)品實(shí)體），還包括剝離物廢棄物），且剝離物產(chǎn)量通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煤炭、排棄占地面積大；而煤炭庫存質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求不高、不需包裝。
(2)生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜，易污染環(huán)境，作業(yè)場所時空變化大。露天煤礦生產(chǎn)通常分為穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排卸、破碎、洗選等多道工序，工序復(fù)雜，各項(xiàng)工序作業(yè)均易污染環(huán)境，隨著生產(chǎn)的不斷進(jìn)行，采掘工作面及排土工作面的時空變化大。
(3)供應(yīng)物流與銷售物流沒有直接聯(lián)系。煤炭企業(yè)所需的生產(chǎn)物資都是輔助材料，不構(gòu)成產(chǎn)品的實(shí)體，供應(yīng)物流量的大小由礦山的采剝總產(chǎn)量決定，其運(yùn)輸方向與銷售物流相反，所以煤炭企業(yè)的供應(yīng)物流與銷售物流在運(yùn)輸工具和管理方法上沒有直接聯(lián)系。長期以來，我國礦山企業(yè)包括數(shù)字礦山建設(shè)不同程度地存在“重生產(chǎn)、輕管理”的思想，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及內(nèi)部管理比較重視，缺少物流管理意識，沒有認(rèn)識到物流作為企業(yè)的“第三利潤源泉”在降低成木、提高效益、增強(qiáng)市場競爭力中的作用，將物流活動置于附屬地位，沒有從物流管理的高度實(shí)現(xiàn)供應(yīng)物流、生產(chǎn)物流、銷售物流、回收物流、廢棄物流進(jìn)行綜合管理。。物流管理專業(yè)化程度不高，僅在MIS系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)中部分實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)物流、銷售物流的功能（圖1的管理層部分)，而忽視了將每一個工藝環(huán)節(jié)連在一起的、并且伴隨每個工藝環(huán)節(jié)同時出現(xiàn)的生產(chǎn)物流、回收物流、廢棄物流的物流活動，即在圖1的執(zhí)行控制層還沒有樹立生產(chǎn)物流的理念。下面結(jié)合露天煤礦的特點(diǎn)，重點(diǎn)論述后在礦山建設(shè)中需要重點(diǎn)解決的生產(chǎn)物流、回收物流、廢棄物流等問題。
4.露天煤礦數(shù)字礦山建設(shè)需要重點(diǎn)解決的物流問題
(1)生產(chǎn)物流。露天煤礦的生產(chǎn)物流不僅包括煤炭產(chǎn)品，而且還包括廢氣剝離物，且剝離物產(chǎn)量通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煤炭，排土需要占用較大的土地空間。因此露天礦煤礦生產(chǎn)物流，重點(diǎn)解決采煤、剝離、排土之間的關(guān)系問題。
露天礦開采工藝分為連續(xù)工藝、間斷工藝、半連續(xù)工藝、無運(yùn)輸?shù)苟压に嚨榷喾N形式。這些工藝選擇受礦巖性質(zhì)、礦床賦存情況、地形條件、設(shè)備價格等多種因素限制，屬于采礦工藝設(shè)計問題，其中連續(xù)工藝、無運(yùn)輸?shù)苟压に嚨奈锪髡{(diào)配固定，而間斷工藝均大都采用汽車運(yùn)輸方式，系統(tǒng)的機(jī)動靈活性為物流調(diào)配提供了有利的前提條件，且間斷工藝露天礦運(yùn)輸環(huán)節(jié)費(fèi)用占生產(chǎn)成本的40%?60%,因此對間斷工藝進(jìn)行物流研究具有重要的意義。間斷工藝的生產(chǎn)物流應(yīng)重點(diǎn)解決以下幾個問題：
�、僭谂磐练绞竭x擇上，優(yōu)先采用內(nèi)排。露天礦內(nèi)排就是在采出有益礦物的同時將剝離的土巖排在采空區(qū)形成的內(nèi)部排土場中。內(nèi)部排土具有鞏固非工作幫邊坡穩(wěn)定、少占用耕地、縮短排棄運(yùn)距、便于復(fù)墾造田和恢復(fù)生狀等優(yōu)點(diǎn)。因此在條件允許的情況下，盡量采用內(nèi)排。內(nèi)部排土的露天礦在同一時間、同一空間，同時存在著采出與回排兩種作業(yè)，這就給管理和技術(shù)上實(shí)現(xiàn)合理的物流調(diào)配提出了新問題，合理的物流調(diào)配更能體現(xiàn)內(nèi)部排土的優(yōu)點(diǎn)，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。
�、诓擅号c剝離的統(tǒng)一考慮。露天礦采煤與剝離的統(tǒng)一考慮就是將采煤與剝離的裝載點(diǎn)與卸載點(diǎn)通過統(tǒng)一的或局部統(tǒng)一的路徑聯(lián)系起來，共同納入到一個系統(tǒng)中，進(jìn)而提高運(yùn)輸系統(tǒng)的整體效率，使露天礦的運(yùn)營費(fèi)用最低，產(chǎn)生最好的經(jīng)濟(jì)效益。并盡量減少采煤與剝離物流的交叉和逆動。
�、鄄蓜兣c內(nèi)排的統(tǒng)一考慮。露天礦內(nèi)排的形式不外乎端幫環(huán)線及中間橋式或兩者兼而有之。中間橋存在時，采剝與內(nèi)排就擁有一個共同的底盤標(biāo)高，就是說采剝工作面與排棄工作面僅差排棄段高，也就是在物流調(diào)配中采出的裝載點(diǎn)與排棄的卸載點(diǎn)距離較近。假如把采剝與內(nèi)排統(tǒng)一考慮，充分利用空車資源，就可以利用采出的返空車在剝離工作面裝載后通過中間橋或端幫環(huán)線、排棄工作面移動坑線運(yùn)輸?shù)缆废到y(tǒng)進(jìn)行排棄，排棄完后再在采出工作面裝載。這樣形成一個閉合鏈，鏈中運(yùn)輸設(shè)備重載行程遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的空重行車半對半，從而顯著提高運(yùn)輸系統(tǒng)的整體效率。之所以說是整體，就是包含剝離與采出、端幫環(huán)節(jié)與中間橋。在研究采剝與內(nèi)排個關(guān)系問題上，應(yīng)重點(diǎn)研究主要交叉道口的車流密度和主干道路面負(fù)荷、端幫和中間橋的布置問題、內(nèi)排段高的合理取值等問題。
�、茉O(shè)備、路徑的統(tǒng)一考慮。設(shè)備的統(tǒng)一考慮就是為了方便、簡化設(shè)備的管理，這里僅指設(shè)備的維修保養(yǎng)和配件供應(yīng)，更重要的是采裝與運(yùn)輸設(shè)備的型號搭配，尤其是運(yùn)輸設(shè)備性能和型號的統(tǒng)一，以便于互換和運(yùn)行組織，包括裝載、卸載和運(yùn)行速度控制等。路徑的統(tǒng)一考慮，就是采煤工作線、剝離工作線和排土工作線相兼顧；固定坑線與移動坑線相兼顧，包括中間橋與端幫環(huán)線相兼顧、采掘工作幫移動坑線與內(nèi)排工作幫移動坑線相兼顧；道路的維護(hù)與修筑相兼顧。
⑤自動化調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)施。露天礦自動化調(diào)度系統(tǒng)用于在汽車運(yùn)輸露天礦中對卡車、電鏟等進(jìn)行實(shí)時優(yōu)化調(diào)度，系統(tǒng)的主要功能就是通過對電鏟、卡車、推土機(jī)等設(shè)備的位置、狀態(tài)等信息的采集，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備位置及工作狀態(tài)的實(shí)時跟蹤、顯示，優(yōu)化調(diào)度卡車運(yùn)行，及時準(zhǔn)確查詢統(tǒng)計當(dāng)前生產(chǎn)情況。目前該系統(tǒng)總體技術(shù)己經(jīng)成熟，并在國內(nèi)個別露天礦投入使用。采用露天礦自動化調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行物流優(yōu)化調(diào)配，對提高礦山產(chǎn)量、節(jié)省費(fèi)用、取得較高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的作用，國內(nèi)間斷工藝露天礦應(yīng)優(yōu)先采用該系統(tǒng)。
(2)回收物流。露天煤礦的回收物流主要包括生產(chǎn)過程中部分消耗的廢舊物資的回收利用、煤炭開采過程中的頂?shù)装鍝p失以及伴生煤矸石的綜合利用3個部分，此外，由于大型露天煤礦通常建有選煤場和坑口電廠，因此還包括選煤場的煤泥、坑口電廠所產(chǎn)生的粉煤灰和煤渣等。對煤炭回收物流的研究,應(yīng)集中在加強(qiáng)對回收物流的管理和再生資源的綜合利用技術(shù)研發(fā)上。一方面要通過技術(shù)和管理手段減少廢棄物流的發(fā)生量，另一方面要對廢棄物中的再生資源進(jìn)行處理利用，變廢為寶。研究和利用的重點(diǎn)如下：
廢舊物資的回收利用：露天礦的生產(chǎn)設(shè)備價值高達(dá)數(shù)百萬乃至數(shù)千萬元，發(fā)動機(jī)、總成、輪胎等價格昂貴。應(yīng)開發(fā)配件壽命跟蹤系統(tǒng)軟件，價對格昂貴、附加值高、可重復(fù)利用的配件進(jìn)行使用、維修、報廢等跟蹤，一方面提高再生資源利用水平，另一方面也為供應(yīng)物流選擇質(zhì)高價低的供應(yīng)商提供依據(jù)。該系統(tǒng)應(yīng)與供應(yīng)物流圖1中的MS、ERP)、生產(chǎn)物流圖1中的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)）緊密結(jié)合。
頂?shù)装鍝p失：采用先進(jìn)的設(shè)備和工藝，減少頂?shù)装宀沙鰮p失，如液壓鏟、刨煤機(jī)、推土機(jī)輔助處理等。
煤矸石利用：
熱能利用：流化床燃燒技術(shù)，洗煤泥-煤矸石混燒技術(shù)等。
礦物成分利用：建材利用技術(shù)，高硫煤矸石提取硫磺或制取硫酸技術(shù)。
煤泥的利用：流化床燃燒，煤泥水混合燃料，煤泥型煤等。
粉煤灰利用：制取高水充填材料、制備分子篩等。
煤渣的利用：燃燒水泥熟料，硅酸鹽建材原料，燒結(jié)建材制品等。
(3)廢棄物流。露天礦山廢棄物大體可分成兩種：一是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的剝離物，二是勞動工具、裝備、設(shè)施的更新報廢物。其中剝離物是生產(chǎn)物流的重要組成部分，因此,可能的最優(yōu)采購批量(Q>)為2000單位。
5.結(jié)束語
本模型對參數(shù)較為敏感，其中折扣率對模型的影響最為顯著。當(dāng)折扣率較大時,一般經(jīng)過簡單計算即可確定采用何種折扣(通常計算結(jié)果為采用最優(yōu)折扣)。較高的原料庫存費(fèi)率將促使決策傾向于采用較小的平均庫存量、較高的價格與較小的原料折扣;較高的產(chǎn)品庫存費(fèi)率將促使決策傾向于采用較小的生產(chǎn)批量,從而降低采用采購折扣的可能性。
從模型的例子可以看出,最優(yōu)解和非最優(yōu)解之間,年成本的差別較大。在一般生產(chǎn)企業(yè)利潤水平普遍較低的當(dāng)今生產(chǎn)實(shí)踐活動中,適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)、庫存決策是非常重要的,它對于提高企業(yè)的盈利能力具有重要作用。在生產(chǎn)實(shí)踐中,產(chǎn)品生產(chǎn)的鏈條通常涉及許多層次具有供銷關(guān)系的生產(chǎn)企業(yè),如果每一層級的企業(yè)都能適當(dāng)決策,將大大降低供應(yīng)鏈成本,增加產(chǎn)品的市場競爭力。在供應(yīng)鏈中起著核心作用的企業(yè)往往只有一個,生產(chǎn)企業(yè)之間大多基本處于平等地位�；谄降鹊匚�,企業(yè)完全有條件基于自身利益進(jìn)行相關(guān)物流決策，以實(shí)現(xiàn)利益最大化，同時可降低供應(yīng)鏈總成本。
【基于數(shù)字礦山建設(shè)的煤炭物流管理技術(shù)及應(yīng)用研論文】相關(guān)文章：
對企業(yè)數(shù)字檔案集中管理的分析論文04-26
物流管理論文11-09
物流管理畢業(yè)論文11-11
物流倉儲管理論文07-20
計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)建設(shè)總結(jié)11-24
信息技術(shù)在服裝設(shè)計中的應(yīng)用論文03-22
體育教學(xué)與訓(xùn)練實(shí)施中多媒體技術(shù)應(yīng)用論文05-09
現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用論文（精選6篇）06-27
物流管理畢業(yè)論文15篇11-11