CC BY
24
© А.М. Валуев, 2003
УЛК 622.270:658.51
А.М. Валуев
О ВЗАИМОСВЯЗИ ФУНКЦИЙ ТЕКУЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОЛСТВОМ НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ
Принципиальные основы системы задач управления горными работами при открытой разработке месторождений в наиболее систематизированном виде изложены в учебнике В.В. Ржевского [1] (глава 21, написанная по материалам И.Б. Табакмана). Согласно [1],
• «система планирования и управления горными работами на карьерах включает перспективное, текущее и оперативное планирование, оперативно-диспетчерское управление, а также оперативный контроль и учет;
• непрерывность системы планирования обусловлена непрерывностью самого производства, преследует цель органически связать перспективное, текущее и оперативное планирование и выражается в установлении сопряженных и взаимоувязанных производственных заданий... на смежные плановые периоды: пятилетнего с разбивкой по годам, годового с разбивкой по кварталам, квартального с разбивкой по месяцам, месячного с разбивкой по декадам, декадного с разбивкой по суткам и т.д.;
• объединение планирования и управления горными работами в единую систему позволяет учесть неравномерность и необходимость корректировки протекания производственных процессов в карьере из-за неплановых простоев горного и транспортного оборудования, большой дисперсии времени отдельных технологических операций, неопределенности геологической и некоторых других видов информации и т.д. При составлении плана на каждый период корректируются задания на этот период, указанные в плане на более продолжительный период, с учетом выявленных новых задач и сложившейся производственной об-
становки». Реализация этих положений может выполняться в русле методики, предложенной в работе [2]. В современных условиях развитие вычислительной техники, информационных и математических технологий позволяет, а усложнившиеся экономические и социальные условия требуют реализации этих положений на систематической формализованной основе, а не на основе интуиции и знаний отдельных специалистов-управленцев.
Монигоринг производственного процесса и прогнозирование его параметров
В основе производственного планирования лежит как знание угольной залежи (которое не остается неизменным в ходе производственного процесса), так и производственных возможностей, зависящих от множества факторов, значение которых изменяется во времени. Поэтому выполнение функции мониторинга (оперативного учета и контроля) производственного процесса необходимо не только в целях обеспечения выполнения плановых заданий и фиксации их фактического выполнения, но и для обеспечения достоверной информацией задачи планирования на последующий период.
Значение данной функции как для реализации плана или обоснованного принятия решения об его коррекции, так и для подготовки информации для планирования на последующие периоды предполагает некоторый элемент прогнозирования. В первом случае требуется ответить на вопрос, сможет ли обеспечить текущее состояние производственной системы (с предвидением его изменения) выполнение плановых заданий на текущий и последующие этапы планового периода и до его конца — как без использования резервов
планового задания, так и с их использованием. Во втором — спрогнозировать, в каком состоянии будет находиться производственная система на начало следующего планового периода и как оно будет изменяться (по крайней мере в начале этого периода), если данные о текущем состоянии указывают на его отличие от "нормального" (проектного). При этом важно фиксировать не только внутренние параметры производственной обстановки (скорость погрузки и разгрузки в различных пунктах, скорость движения по различным маршрутам, наполняемость транспортных сосудов и т.п.), но и внешние (например, обеспеченность внешним транспортом). Для более длительных плановых периодов, если в течение их количественные параметры заказа на продукцию претерпевают изменения, требуется прогнозировать и этот процесс.
Практическое значение мониторинга производственного процесса зависит от способа использования его результатов. Оно несомненно будет выше, если при планировании использовать модели процессов с переключениями, явно описывающие изменение во времени качественного состояния элементов производственной системы как вследствие реализации плановых решений, так и вследствие изменения ее параметров в силу внешних причин [3] — по сравнению с традиционными моделями, представляющими производственные возможности их средними значениями для календарных этапов, а то и всего планового периода.
Как и планирование, функция мониторинга иерархична: мониторинг в процессе оперативнодиспетчерского управления информационно обеспечивает задачу составления очередного сменного или суточного плана или его коррекции (когда такие планы составляют элемент оперативного планирования на более продолжительный период — от пятидневки до месяца). Мониторинг процесса реализации планов на более длительные периоды предполагает:
• фиксацию состояния производственной системы к началу каждого этапа планового периода
и характеристик выполнения планового задания за истекший этап;
• обобщение результатов мониторинга параметров производственного процесса на более низком уровне управления за истекший этап и прогнозирование их изменения на предстоящий этап;
• регистрацию случайных событий, воздействие которых охватывает временные интервалы, сопоставимые по продолжительности с этапом планового периода или более длительные; прогноз продолжительности и других параметров их воздействия.
Кроме того, к данной функции можно формально отнести также такую важнейшую по значению работу, как постоянное пополнение геолого-технологической базы данных новой информацией, получаемой как в ходе эксплуатационной разведки, так и анализа проб из буровых скважин и бороздкового опробования. Эта деятельность должна сочетаться с периодическим перерасчетом плановых показателей с учетом уточненной информации. С позиций управления важно фиксировать в базе данных (очевидно, автоматизированным способом) момент добавления каждой очередной порции данных, что позволит воспроизводить любые расчеты, которые основаны на состоянии базы данных на любой определенный момент времени.
Значение оперативно-диспетчерского управления и состав его функций
Производственные планы для каких бы то ни было временных уровней не будут реализованы, если не будут реализованы сменные или суточные планы в результате оперативно-диспетчерского управления. Поэтому оперативное управление не должно иметь никакой иной цели, кроме как можно более точной реализации плановых заданий для того периода, для которого оно производится. По существу оно должно сводиться к тому, чтобы обеспечить по возможно более равномерную загрузку и разгрузку определенного планом количества (объема) транспортных сосудов в каждом пункте погрузки и разгрузки горной массы (забои, отвалы, перегрузочные пункты, склады). Тем самым будет
достигаться и стабильность (в количественном и качественном отношении) поставки потребителям углепродуктов, обеспечением чего являются планы горных работ от самых долгосрочных до плана на сутки или смену. Кроме того, условием реализации сменного или суточного плана по отгрузке угля потребителям является поступление на разрез требуемого количества порожнего транспорта, служащего для его дальнейшей транспортировки. Вместе с тем отсутствие условий для выполнения плановых показателей в той форме, в которой они используются в системе оперативного управления, а именно снижение производительности по выемке, отгрузке, внутрикарьерному транспортированию или отправке, должно лишь фиксироваться в системе оперативного управления без попыток коррекции планового задания.
В работе В.И. Ганицкого [4] описаны методы оперативнодиспетчерского управления для карьеров с железнодорожным и автомобильным транспортом и отмечается необходимость слежения за показателями качества формируемых партий полезного ископаемого. Последнее обстоятельство существенно при железнодорожном транспорте, когда отправляемый потребителям состав угля формируется из нескольких внут-рикарьерных составов (т.н. подач) приблизительно равного объема, т.е. образуется из угля, поступающего из ограниченного количества мест погрузки, притом практически в заданной пропорции между ними. В случае значительного различия между качеством угля в отдельных забоях и незначительного различия между средним качеством за смену и предельно допустимым обеспечение требуемого качества в каждом отправляемом составе является трудноразрешимой задачей, о чем свидетельствуют данные ГРЭС о фактическом качестве угля в отдельных составах, поступающих с Экибастузско-го месторождения, зачастую далеко выходящем за пределы допустимого. Преодоление такого порядка вещей может служить: в организационном плане — использование более гибких схем форми-
рования отправляемых составов (разделение подач между несколькими составами, т.е. использование известных из литературы "складов на колесах" [5, 6], использование внутрикарьерных ус-реднительных складов), а в отношении оперативного управления
— предварительное планирование процесса в духе теории расписаний — определение для каждого состава мест адресации каждой подачи, из которых он будет сформирован, так, чтобы среднее значение показателей качества в нем соответствовало допустимым интервалам. Решение последней задачи — задачи комбинаторной оптимизации — представляется, однако, достаточно проблематичным, исходя из опыта использования методов целочисленного программирования [7]. В случае же успешной решаемости такой задачи при осуществлении оперативного управления требование выбора места погрузки очередной подачи с учетом качества снимается и остается обычное требование выбора экскаватора или склада с наименьшим коэффициентом выполнения сменного задания [4]; а при наличии нескольких таких экскаваторов следует в первую очередь отправлять подачу, загрузка которой обеспечит быстрейшее завершение формирования и отправку потребителю одного из составов.
В оперативно-диспетчерском управлении можно выделить следующие функции:
1. управление транспортом в текущем времени, т.е. адресация транспортной единицы после очередной погрузки или разгрузки (при работе по открытому циклу) или после выполнения ряда маршрутов (при работе по замкнутому или смешанному циклу) или в иной момент времени, когда определится нецелесообразность движения по ранее определенному маршруту; при конвейерном транспорте это функция переключения в пункте перегрузки;
2. необязательная функция составления графика движения на ряд рейсов вперед (более целесообразна при использовании железнодорожного транспорта); функция позволяет оценить реализуемость сменного задания;
3. функция мониторинга, т.е. определения фактических показателей работы оборудования, участвующего в управляемом погрузочно-транспортном процессе;
4. функция контроля и анализа (согласно А.Ф. Цеховому[8]), т.е. определение необходимости корректировки графика движения или планового задания.
Что касается собственно корректировки планового задания, эта функция относится к подсистеме планирования.
Условия задач планирования и их взаимосвязь для смежных временных уровней
Важнейшая особенность системы управления горными предприятиями состоит в том, что большая часть плановых решений, принимаемых при планировании для определенных временных периодов, реализуется (приближенно) в результате принятия планов для более коротких временных интервалов, на которые разбивается рассматриваемый плановый период, а также в процессе оперативного управления горными и транспортными работами. Для обеспечения этой взаимосвязи необходимо следующее.
Во-первых, для любого планового периода устанавливать отдельные плановые задания для отдельных этапов этого периода (под-периодов). Исключением здесь служит минимальный плановый период (смена или сутки), реализуемый при оперативном управлении.
Во-вторых, требованием для любого допустимого плана для периода Т2, являющегося этапом другого планового периода Т1, должно являться соответствие плановых показателей для всего периода Т2 плановым заданиям плана Т1 для его этапа Т2. Данное требование далеко не всегда является столь очевидным, каким оно кажется, ввиду того, что величины, являющиеся показателями планов для периодов разной продолжительности, могут иметь различный смысл (например, подви-гания в направлении движения фронта горных работ при планировании на более продолжительные периоды, и подвигания в отдельных заходках — для более коротких периодов). Соответствия только объемных показателей
здесь явно недостаточно, т.к. извлекаемые объемы могут быть по-разному расположены в пространстве карьерного поля. Таким образом, должны быть явно сформулированы и использованы при планировании условия соответствия (по существу, лишь приближенного) показателей планов, которые должны быть взаимоувязаны.
При этом плановое задание для определенного периода Т2, детализирующее плановое задание для более протяженного периода Т1, составляется в соответствии с исходным планом для Т1 лишь в том случае, если Т2 — начальный под-период Т1 или если с начала планового периода Т1 до начала Т2 не произошло никаких отклонений от плана. В других случаях к началу периода Т2 должен быть скорректирован план для периода Т1 и прежде всего те показатели, которые определяют плановое задание для его этапа, совпадающего с периодом Т2.
Особенности задач планирования, если они отражают некоторое нарушение (возмущение) производственного процесса, зафиксированное на одном из предыдущих плановых периодов и не прекратившее свое действие, заключается в том, что значения некоторых параметров задачи не остаются постоянными в течение всего периода, а меняются (в модели планирования — в прогнозный момент окончания возмущения) с возмущенного на стандартное. При этом замена, например, значения максимальной часовой производительности экскаватора в течение этапа, на котором прогнозируется его изменение, на среднее прогнозное за этап является некоторым приближением к действительности, но недостаточно точным по сравнению с тем, если этап разбить на два подэтапа с разными значениями этой величины, и для каждого определить свое плановое задание в соответствии с техническими возможностями (такая замена не позволяет, например, вполне правильно отразить, например, ограничения по объемам грузоперевозок в целом и по направлениям, т.к. не может учесть их неравномерность во времени). Однако при использовании для планирования моделей типа [3] ус-
ловие изменения значения такого параметра легко включается в модель как условие изменения переменной состояния в заданный прогнозный момент времени.
При текущем и особенно при оперативном планировании нежелательно ограниваться только планированием горных работ, выемки и отгрузки горной массы. План должен иметь организационнотехнологическую составляющую, определяя время выполнения и ресурсы для важнейших из вспомогательных производственных процессов, последовательность которых тесно связана с основными работами. До сих пор эта сторона планирования разработана в отношении взаимоувязки различных процессов наиболее слабо. Однако модель в форме [3] позволяет учесть не только основные процессы, но и те условия для вспомогательных работ, традиционно выражающиеся в форме соотношений сетевого планирования.
Условия и задачи коррекции планов
Любое нарушение производственного процесса может служить причиной невыполнения целой последовательности планов для плановых периодов, в пределах которых произошло нарушение, начиная с наиболее краткосрочных. Для исключения необоснованно частой коррекции планов с продолжительными плановыми периодами каждый план должен включать резервы или допуски, иначе говоря, в определенных диапазонах отклонений значений показателей для каждого его под-периода требуемые показатели для всего планового периода должны находиться в своих допустимых пределах. В работе испанцев [9] в общем плане рассматриваются три принципиальных возможности "осовременивания" (updating) плана работ — перепланирование от текущего состояния, "подналадка" (adjustment) плановой последовательности, если отклонения не очень велики, и формирование интеллектуальной реакции, которая имитировала бы реакцию инженера-планировщика и производственника (разумеется, наиболее компетентного). Мы разделяем эти позиции, истолковывая их следующим образом:
• "подналадка", т.е. автоматическая корректировка значений отдельных плановых показателей, основывается на использовании формальных методов автоматического регулирования, которые, однако, в отличие от регулирования в непрерывном времени в технических системах, по необходимости должны быть дискретны во времени и учитывать не только фактическое текущее состояние, но и прогноз значений его неуправляемых параметров на ближайшее время;
• планирование заново от текущего состояния должно быть сравнительно редким событием, реакцией на значительные и редкие возмущения;
• альтернативой перепланированию в значительном ряде случаев должно быть принятие решений о временном использовании альтернативных режимов работы на основе рациональных рекомендаций (в форме экспертной системы (ЭС), основанной на моделировании упомянутой интеллектуальной реакции специалистов); на наш взгляд, такая ЭС должна быть предназначена не для определения значений отдельных управляемых величин, для чего современные интеллектуальные системы приспособлены очень слабо, а именно для принятия решений качественного характера.
Корректировка возмущения, значимого для одного уровня планирования, ограничивается данным уровнем, если требования плана могут быть соблюдены для
этапа, на котором оно произошло, и для планового периода в целом.
Коль скоро нарушение производственного процесса затрагивает не только короткий плановый период (Т2), но и следующий временной диапазон (Т1), при коррекции плана Т2 целесообразно, если только позволяют условия, одновременно скорректировать и задания на следующие за Т2 этапы периода Т1, исходя из прогноза изменения производственной ситуации. В противном случае, исправив одну ситуацию, можно получить в дальнейшем еще худшую. По крайней мере, необходимо спрогнозировать результаты выполнения первоначальных плановых заданий на остаток периода Т1. Конкретные методы регулирования рассмотрены в работе автора [10]. Наряду с ними, согласно рекомендации чл.-корр. РАН Евтушенко Ю.Г. мог бы использоваться метод на основе предложенной автором компенсационной схемы обобщенного метода локальных сечений [11].
Информационный аспект
Систематизированное хранение и преобразование управленческой информации в соответствии с описанной системой функций в специализированных базах данных
— важнейшее условие для их осуществления. В целом этот вопрос заслуживает быть предметом отдельной публикации, а общие позиции здесь таковы. Любое управленческое решение имеет определенный момент принятия, возможно, момент корректировки и, наконец, результат практического осуществления, чаще с некоторы-
ми отклонениями от намеченного. Кроме того, оно относится к определенному моменту времени или к определенному временному интервалу. Таким образом, временной аспект в модели данных имеет первостепенное значение.
Кроме того, любой плановый период, кроме разбиения на фиксированные календарные этапы, делится на части и прогнозными моментами наступления важных для производственной системы событий, как независимых от управления, так и наступающих в результате принятых решений. Качественная динамика производственной системы также должна найти адекватное отражение в информационной модели.
Заключение
Проведенный в настоящей работе анализ системы функций текущего управления производством свидетельствует о том, что существенная проблема состоит не столько в практическом осуществлении всего набора функций (хотя далеко не всегда все они выполняются регулярным способом) или способах выполнения отдельных функций, сколько в согласовании их между собой. Представляется несомненным, что согласованное выполнение системы функций текущего управления, обеспечивающих стабильное функционирование производственной системы, в современных условиях требует использования и разработки новых информационных и математических технологий, в т.ч. тех, которые упоминаются в настоящей работе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. Изд. 3-е. — М.: Недра, 1978. — 541 с.
2. Плискин П.Г. Декомпозиционная динамическая оптимизация производства с иерархической структурой управления // Автоматика и телемеханика — 1969. — .№3-4.
3. Valuev A.M. On the substantiation of technological solutions for open pits via production planning simulation // Mine Planning and Equipment Selection: Proceedings of the fifth international symposium. Sao Paulo, 22-26 October 1996. — P. 91-95.
4. Ганицкий В.И. Управление горным предприятием: Учеб. пос. — М.: МГИ, 1989. — 133 с.
5. Грачев Ф.Г. Теория и практика усреднения качества минерального сырья. — М.: Недра, 1983.
6. Зарайский В.Н., Николаев К.П, Казанский К.В. Усреднение руд. — М.: Недра, 1975. — 295 с.
7. Фролкин Д.Д. Комплекс программ целочисленного программирования — возможности и примеры применения: Препринт. — М.:ВНИИСИ, 1987. — 38 с.
8. Цеховой А.Ф. Технология управления рудопотоками асбестовых карьеров. Дис... д.т.н. — Алма-Ата, 1992. — 402 с.
9. Pérez A.S., Oreja E.C., Pérez J.M. Short term planning and production schedule of open-pit mines // 24-th APCOM Proc. Montreal, 1993. V. 2.— P. 106-110.
10. Валуев А. М. Об одном подходе к исследованию схем оперативной коррекции плана при адаптивном планировании для условий угольных разрезов // Горный информационноаналитический бюллетень. — 1998. — Вып. 2. — С. 119-128.
11. Валуев А.М. Численный метод для многошаговых задач оптимизации с пошаговым вычислением направлений спуска // Журнал вычисл. матем. и матем. физ. — 1987. — Т.27. — №10. — С. 1474-1488.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Валуев Андрей Михайлович— кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Организации и управления в горной промышленности», Московский государственный горный университет.
Файл: ВАЛУЕВ
Каталог: G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB9_03
Шаблон:
C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do
Ш
Заголовок: О взаимосвязи функций текущего управления производством
на угольных разрезах Содержание:
Автор: Татьяна. Андреевна Валуева.
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 21.07.2003 12:38:00
Число сохранений: 4
Дата сохранения: 21.07.2003 12:49:00
Сохранил: Гитис Л.Х.
Полное время правки: 12 мин.
Дата печати: 09.11.2008 1:14:00
При последней печати страниц: 5
слов: 3 261 (прибл.)
знаков: 18 591 (прибл.)
