К выбору критерия соответствия качества угольной продукции требованиям потребителя Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

© Е.В. Фрейдина, А.А. Ботвинник, А.Н. Дворникова, 2009

УДК 622.271.3 / 519.21

Е.В. Фрейдина, А.А. Ботвинник, А.Н. Дворникова

К ВЫБОРУ КРИТЕРИЯ СООТВЕТСТВИЯ КАЧЕСТВА УГОЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ ТРЕБОВАНИЯМ ПОТРЕБИТЕЛЯ

ТТ енность ископаемых углей при освоении месторождения определяется полнотой реализации его ресурсного потенциала. Это вынуждает добывающие предприятия вести поиск такога^всортимента продукции, который учитывает весь спектр поиребивельских свойств углей, что определяет новые проблемы, т|_| наукоемких разработок для их эффективного решения.

1 I ^ ' |]сный потенциал месторождения предлагается авторами в

Hl;

о

И

фицировать как предельный, достижимый и инвестици-

Предельный потенциал - максимальная ценность запасов полезного ископаемого на месторождении, достижение которой возможно лишь теоретически, с максимальным сохранением ценности чистого угля в выходном наборе угольной продукции. Показатели качества, характеризующие ее потребительские свойства, рассчитываются по данным геолого-технологического картирования.

Достижимый потенциал - извлекаемая ценность поленого ископаемого, которая предполагает получение продукции с применением ключевых и перспективных технологий.

Формирование инвестиционного потенциала происходит на основе предельного и достижимого потенциала с учетом существующих требований потребителей по составу и качеству угольной продукции. На рис. 1 концептуально показана взаимосвязь рассматриваемых понятий. Естественно, что в случае изменения любого вида потенциала, ситуация меняется. Так при расширении предельного потенциала (возможность получения нового вида продукции из запасов месторождения) повышается инвестиционная привлекательность данного месторождения,

Рис. 1. Концептуальное представление ресурсного потенциала

- предельный потенциал; - достижимый

потенциал;

- требования потребителя;

- инвестиционный потенциал;

- увеличение инвестиционного потенциала

а при соответствующем развитии достижимого потенциала (совершенствовании существующих или появлении принципиально новых технологий) увеличивается его инвестиционный потенциала. В свою очередь появление новых потребностей или новых требований к качеству приведет к необходимости уточнения (расширение или сужение) как предельного, так и достижимого потенциала.

Апробируем подход к определению рассмотренных категорий ресурсного потенциала на примере Талдинского угольного месторождения Кузбасса. Месторождение сложено свитами пластов двух марок - ДГ (40%) и Г (60%). Обе свиты содержат угли разного качества - малозольные (до 15%), среднезольные (15-20%) и высокозольные (более 20%) [2].

Предельный потенциал месторождения можно измерить ценностью продукции в виде чистого угля средней зольностью по марке ДГ на уровне 8.8, а марке Г - 8.3%. Достижимый потенциал при технологии с валовой выемкой пластов (базовый вариант) следует измерять ценностью угольной массой пластов. В результате получаем уголь в виде смеси марки ДГ с зольностью 22.4 и марки Г -11.5%.

Рис. 2. Структура запасов Талдинского месторождения, варианты

При этом в выходящий из карьера суммарный поток включаются породы от зачистки пластов с зольностью 62% и зольность угля поступающего на обогащение возрастает до 23.1%.

При определении инвестиционного потенциала Талдинс-кого месторождения следует принять во внимание, что угли марки Г имеют показатели по толщине пластического слоя на уровне 9 мм и выше и представляют интерес для коксохимии как полноценная составляющая шихты. Это существенно расширяет спектр использования углей, и учитывалось при проектировании освоения месторождения: рассмотрена возмож-ность выделения для коксохимии потока углей марки Г с у > 9 мм (рис. 2, схема 1), что

Л =18.8% 2=30.3%

А*=33.4% 2=9.7%

К

ОФ1

А =18.8% 2=30.3%

»| РФ 2 |

ЭНЕРГЕТИКА

ОФ 1

ЭНЕРГЕТИКА

Аа=34.7% 2=8.5%

У Селекция прослоев 2=1.2% * В ОТВАЛ

переработка

ЭНЕРГЕТИКА

А =11.5% (у < 9 мм) 2=40%

А =11.5% (у > 9 мм) 2=20%

СОРТИРОВКА -I А*= 9-10%

ЭНЕРГЕТИКА

ОФ

Ь и0- 00 »1 КОКСОХИМИЯ

Аа=11.Ъ% 2=60% СОРТИРОВКА А<у=9-10% ,1

| ЭНЕРГЕТИКА |

1

потоков добываемых углей, технологий их переработки и потребления

требовало применения селективной выемки запасов с использованием безвзрывной технологии добычи. Как видим, здесь применение селективной технологии (прогрессивная) может существенно повысить инвестиционный потенциал месторождения. Представленные варианты отработки запасов на основе расчетов, проведенных сотрудниками ИГД СО РАН, приведены в [2].

Представление вариантов отработки запасов (см. рис. 2) позволяет подойти к оценке потенциала месторождения, используя данные по объему и качеству добытого угля в раздельно выдаваемых из карьера потоках.

80

60

%

40

20

0

Рис. 3. Варианты достижимого ресурсного потенциала

На рис. 3 представлены варианты достижимого ресурсного потенциала (ДП) относительно предельного потенциала (1111) Тал-динского месторождения, рассчитанного с учетом цен на угольную продукцию с различной средней зольностью (рядовые угли, концентрат при тотальном обогащении, концентрат углей марки Г для коксохимии) и годового объема добычи. Рис. 3 наглядно иллюстрирует, что, осваивая передовые технологии добычи и переработки (схема 1 и схема 2 из рис. 2), можно добиться значительного повышения инвестиционного потенциала по отношению к традиционной схеме с валовой добычей и тотальным обогащением угля. И, тем самым, приближая достижимый потенциал к предельному, отражающему ценность чистого угля месторождения.

В действительности, и зольность, и любой другой показатель качества - это случайная величина, характеризующаяся некоторым законом распределения с определенным математическим ожиданием и дисперсией. Взаимодействие с потребителями в области качества углей предусматривает достижение сбалансированности между требованиями, представляемыми в виде интервала, и значениями единичных показателей, а именно,

X* < X* +К г = 1,2,...,N (1)

где Х*г , Х1 - значение показателя качества по договору и среднее по очередной поставке угля угольным карьером, соответственно;

А

У

У < у

Г г г

ПП ДП (базовая) ДП (схема 1) ДП (схема 2)

Аа, %

37

36

35

34

33

32

31

ЗО

0,3

Вероятность

0,2

0,1

п 30 60 90 120 140 170 200220 250 280

Номер заходки

Рис. 4. Карта контроля качества угля

Дпі - допустимое (нормативное или заданное потребителем) отклонение показателя.

Очевидно, несоответствие возникает в том случае, когда условие (1) не выполняется, то есть Хг < Х8І — Д, или Хг > Х8І + Д81.

Тогда, мера несоответствия качества топлива по тому или иному показателю определится как:

В дальнейшем величину сог будем именовать как коэффициент несоответствие, а (рг - коэффициент соответствия

Данные для определения несоответствия наиболее рационально представлять в виде контрольной карты качества или карты Шухарта Е. Shewhart, 1924 г.), дополненной гистограммой распределения измеряемой случайной величины - Х1 (рис. 4). Совмещение двух инструментов контроля качества, как показано на рис. 4, позволяет отследить как разброс показателя качества по партиям, так и дать оценку вероятности (Р) и позитивного, т.е. когда качество находится в установленных границах, и негативного события - это выход значения показателя за установленную границу. Главное в контрольной карте - центральная линия, отображающая среднее значение или нормативную величину, верхний контрольный предел (ВКП) и нижний контрольный предел (НКП), образующие «коридор» допустимых колебаний измеряемой характери-

(2)

(р. = 1 — .

(3)

стики качества. Идея контрольной карты реализуется стандартами на угольную продукцию и представляется интервальным неравенством по каждому контролируемому показателю.

Построение гистограммы по показателям качества необходимо: потребителю - чтобы судить о разбросе значений показателей качества, что особенно важно при оценке эффективности усреднения; производителю - чтобы оценить ожидаемый достижимый потенциал отрабатываемых запасов. На практике определение несоответствия для потребителей при регулярном опробовании партий угля является обязательной (стандартной) процедурой. Гораздо сложнее производителю: ему прогнозировать это несоответствия невозможно без статистической обработки данных опробования запасов. Результаты статистической обработки данных геологотехнологического картирования на различных угольных месторождениях позволяют принять в качестве основного нормальный закон распределения значений показателей качества. Тогда, вероятность несоответствия измеренной величины (выбранного показателя) высшему контрольному пределу вычисляется по формуле:

_(х _ xi)2 о -.2

е i dx , (4)

П

а низшему контрольному пределу по формуле:

| е 2о dx. (5)

Практика расчетов между добывающими предприятиями и потребителями угольной продукции в настоящее время такова, что если в том или ином объеме поставки качество топлива ухудшено, то цена снижается. Реально, в зависимости от сущности показателя, это отклонение может быть и отрицательным, и положительным, и выражено как в физических единицах (мм, Дж/кг), так и в процентах.

Как известно, несоответствие того или иного показателя качества оказывает различное влияние на снижение полезности угольной продукции при ее конечном потреблении. Этим фактором определяется введение стоимости несоответствия продукции по 7-му показателю - |ЛІ. Эта величина определяется как произведение цены вида угольной продукции, умноженной на коэффициент

F (НКП) =

1

F (ВКП) =—= Г

2л вк

«штрафа» за несоответствие качества. Тогда стоимость несоответствия единицы продукции по показателю Х7,7 е N для общего случая можно выразить как

С, = ^®г(7 ±4) . (6)

Безусловно, потребителем величина несоответствия определяется по результатам измерения как разность между допустимыми и фактическими по партии значениями показателя качества

Яг = Х;_(Хг ±Дг). (7)

Стоимость несоответствия в контролируемом объеме (для производителя это - запасы месторождения или его участка, или объем добытого угля в потоке (О,- потока ,)) определяется долей (р ■) в нем угля несоответствующего требованиям качества

С, = Q1P1 (Х, ±Д, ). (8)

Суммарная стоимость несоответствия качества продукции требованиям потребителя при объеме добыче Q и долевом отношении несколько классов качества угля V,,, = 1, 2, 3,..., М

N М

с = ZZQ,PA^(XS±ДS)■ (9)

7=1 ,=1

Влияние рассмотренного рыночного механизма управления качеством на оценку ресурсного потенциала месторождения связано с привлечением методов прогнозирования ожидаемого качества в том или ином объеме запасов угля. Рассмотрим реализацию описанных процедур на примере проектных вариантов формирования потоков угля при различных технологиях отработки одного из участков Талдинского месторождения, в частности, для схем 1ДГ и 1Г (см. рис. 2). Особенностью предлагаемого подхода является то, что формирование выходящего из карьера потока угля на стадии проработки вариантов должно быть адресным, ориентированным на определенную группу потребителей или одного потребителя с полной информацией о его требованиях к качеству угольной продукции. Оценка несоответствия включает следующие процедуры:

98

Оценка стоимости несоответствия качества продукции

Показатель качества продукции Допустимая граница изменения показателя, ед. показателя Показатель качества в потоке добытого угля, (Х ± О ) , ед. показателя Учитываемые отклонения от граничного значения (Л/), ед. показателя Стоимость отклонения сверх норматива, руб. и Объем потока ( V, ) в общем объеме потребления, (Qj), тыс. т Стоимость несоответствия по показателю (С ) и по потоку (С), тыс. руб. Потери ценности, %

1 2 3 4 5 6 7 8

Угли марки ДГ (схема 1 ДГ)

Поток 1ДГ (энергетические угли средней зольности по цене 1200 рублей за тонну)

Зольность (Л\ % 18.0 ± 1.0 18.8 ± 2.0 1.8 42.34 153933.7

Содержание серы (5), % 1.0 ± 0.1 0.5 ± 0.02 0.0 0.0 3636 0.0

Содержание влаги (Г1), % 10.0 ± 1.0 10.0 ± 2.0 1.0 20.28 73738.08

Итого по потоку 1ДГ: 227671.78 5.2

Поток 2ДГ (энергетические высокозольные угли по цене 800 рублей за тонну)

Зольность Л), % 33.0 ± 1.0 33.4 ± 2.5 1.9 29.8 34677.89

Содержание серы (5), % 1.0 ± 0.1 0.5 ± 0.02 0.0 0.0 1164 0.0

Содержание влаги (Г1), % 10.0 ± 1.0 10.3 ± 2.0 1.3 17.58 20458.46

Итого по потоку 2ДГ: 55136.35 5.9

Итого по углям марки ДГ 282808.13 5.3

Поток 1Г (малозольные энергетические угли по цене 1400 рублей за тонну)

Зольность Л), % 12.0 ± 1.0 11.5 ± 2.0 0.5 13.72 65856.0

Содержание серы (5), % 1.0 ± 0.1 0.5 ± 0.02 0.0 0.0 4800 0.0

Содержание влаги (Г1), % 10.0 ± 1.0 10.0 ± 2.0 1.0 23.66 113568.0

Итого по потоку 1Г 179424.0 2.7

Поток 2Г (угли для коксохимии по цене 2000 рублей за тонну)

Зольность (Л\ % 10.0 ± 1.0 8.0* ± 1.0 0.0 0.0 2400 0.0

Толщина пластического слоя (у), мм 10.0 ± 1.0 10.0 ± 2.0 1.0 40.0 96000.0

Содержание серы (5), % 1.0 ± 0.1 0.5 ± 0.02 0.0 0.0 0.0

Содержание влаги (Г1), % 8.0 ± 1.0 10.0 ± 2.0 3.0 101.4 243360.0

Итого по потоку 2Г: 339360.0 7.1

Итого по углям марки Г 518784.0 4.5

Итого по варианту (схема I. ДГ + схема I. Г) 801592.13 4.8

- зольность концентрата, полученного из углей данного потока

- оценка величины превышения или снижения значения показателя качества относительно допустимых границ по формуле, трансформированной из (7):

Яг = -Дг , (10)

- определение вероятности несоответствия в каждом раздельно формируемом потоке - р; = Г (Я;) по формуле (4) или (5), где

- коэффициент, характеризующий меру отклонения нормально распределенной величины от среднего значения в ту или иную сторону, измеряемого числом среднеквадратичных отклонений; о; -

среднеквадратичное отклонение случайной величины;

- расчет стоимости несоответствия единицы продукции и в целом рассматриваемого объема запасов, подлежащих отработке, по формулам (6), (8), (9).

Фрагмент определения стоимости несоответствия качества угля требованиям потребителей (по схеме 1) приведен в таблице. Значение рассчитаны с учетом коэффициента «штрафа», равного 0.0196, 0.0169 и 0.02 за единицу отклонения от заданного граничного значения в сторону ухудшения по зольности, влажности и толщине пластического слоя, соответственно.

Как видно из таблицы, графа 8 содержит данные о потерях производителя при различных вариантах технологии отработки участка месторождения, вызванных несоответст-вием качества готовой угольной продукции требованиям потребителя. По потокам добытого угля они колеблются от 3 до 7 %. Следует отметить, что, учитывая изменения показателей качества в худшую для потребителя сторону («ущерб потребителя»), мы не рассматриваем «ущерб производителя», когда он, поставляя продукцию лучшего по отношению к требованиям потребителя качества, не вознаграждается за это надбавками в цене. К сожалению, этот недостаток ни коим образом не отражается в практике взаимодействия двух хозяйственных субъектов и является предметом для наших дальнейших исследований.

В заключение отметим следующее:

- в условиях рыночных отношений между поставщиком и потребителем несоответствие качества продукции имеет стоимостное выражение;

- для определения возможности производителя удовлетворять требования потребителей предложен механизм расчета, основанный на статистической оценке качества угля в запасах, и интервалом требований потребителя к показателю качества продукции;

- введением критерия несоответствия качества угольной продукции требованиям потребителей, повышается надежность прогноза эффективности использования запасов месторождения.

-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фрейдина Е.В., Ботвинник А.А., Дворникова А.Н. Информационные технологии в управлении ресурсным потенциалом угольного месторождения // Открытая и подводная добыча полезных ископаемых: Сб. докл. УШ-ой междунар. конф.

- София, 2005.

2. Курленя М.В., Соболев А.Н., Фрейдина Е.В. Стратегия повышения качества и конкурентоспособности углей при открытой разработке месторождений Кузнецкого бассейна // ФТПРПИ. - 1996. - № 1.

3. ФрейдинаЕ.В., Ботвинник А.А., Дворникова А.Н. Основы управления качеством добываемых углей в контексте международных стандартов ISO 90002000 // ФТПРПИ. - 2008. - № 6.

4. Щадов М.И., Фрейдина Е.В., Дворникова А.Н., Ботвинник А.А. Системное управление качеством углей при открытой добыче и переработке // Уголь. - 2002.

- № 3. ПГСга

— Коротко об авторах ---------------------------------------------------

Фрейдина Е.В. - доктор технических наук, профессор,

Новосибирский государственный университет экономики и управления.

E-mail: rector@nsaem.ru

Ботвинник А.А. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник,

Дворникова А.Н. - кандидат технических наук, ученый секретарь, Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск.