Имитационный программно-методический блок ИПМК «СЕБАДАН» для решения задач управления инновационными процессами

Выбор и замена основного технологического оборудования относятся к техническому виду инноваций, которые рассматриваются как мероприятия по освоению более мощного и производительного оборудования, замены старого на новое и т. д. Решение этой задачи в рамках автоматизированной корпоративной системы управления геотехнологическим комплексом «Джетыгара», осуществляется с помощью имитационного программно-методического блока ИПМК «СЕБАДАН», подразделяющегося на два подблока — ИПМК «СЕБАДАН-АВТО» и ИПМК «СЕБАДАН-Ж.Д.». Заложенное в них программно-методическое обеспечение позволяет пооперационно воспроизводить порядок и последовательность процесса горно-транспортных работ с учетом функционирования основного технологического оборудования в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях. Помимо этого, как следует из рисунка 12, сами транспортные средства в рамках имитационной модели горно-транспортного комплекса также представляют собой модель, в которой могут варьироваться внутренние параметры, определяющие текущие затраты (заработная плата водителя, остаточная стоимость) и режим работы объекта — скорость передвижения, полезная масса. Варьируя КПД трансмиссии автосамосвала, в зависимости от его возраста и технического состояния, а также загрузку машины, мы получаем различные скорости движения, расход топлива и шин, объем перевезенной горной массы, себестоимость перевозок и т. д. От изменения перечисленных параметров изменяется и вся ситуация внутри моделируемого горно-транспортного комплекса — меняется его производительность по руде и вскрыше, простои и наработка основного оборудования, загруженность участков транспортных коммуникаций, количество вредных выбросов, себестоимость горно-транспортных работ и т. д.

Таким образом, варьируя различные модели карьерных автосамосвалов в одних и тех же горнотехнических и горно-геологических условиях, можно с высокой степенью точности и достоверности определить наиболее экономически целесообразную модель в каждом конкретном случае, необходимое количество и численное соотношение горного и транспортного оборудования.

В качестве критерия эффективности функционирования горно-транспортного комплекса согласно принятой методике экономической оценки на стадии оптимизации принят показатель удельных текущих затрат по горной массе, а на стадии эффективности инновационного проекта — условный экономический эффект от реализации получаемых доходов.

Порядок адекватного учета геометрических характеристик автотрассы и расположения пунктов погрузки и разгрузки горной массы демонстрируется на примере рисунка 13. В случае рассмотрения конкретного карьера, структура и геометрия автотрассы сканируется с плана горных работ либо импортируется база данных по факту на данный момент времени из подсистемы автоматизированной системы диспетчеризации горно-транспортных работ АСД ГТР «АДИС», которая периодически корректируется на предприятии в связи с фактическими изменениями в карьерном пространстве. При этом учитывается функциональность каждого участка автодороги, что выражается в качественных характеристиках (покрытие на постоянных и временных участках, пункт погрузки или выгрузки, склад), направление движения автотранспорта, геометрия и т. д.

Рисунок 12. Структура исследований по оптимизации параметров работы экскаваторноавтомобильного комплекса.

Рисунок 13. Структура автодороги Житикаринского карьера АО «Костанайские минералы».

В рамках учета конкретных горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации транспортных средств важным моментом является адекватный учет моделей и состояния погрузочного оборудования и оборудования на перегрузочных складах, физико-механических свойств и качественных характеристик экскавируемой и транспортируемой горной массы. Экономические характеристики этих элементов горно-транспортной системы также включают остаточную стоимость и заработную плату водителя, стоимость электроэнергии.

В процессе моделирования работы горно-транспортного комплекса обязательным условием является учет рабочего и общего парка горного и транспортного оборудования.

Эксперименты по подбору экономически целесообразных моделей и необходимой численности автосамосвалов выполнялись при прочих равных горно-геологических и горнотехнических условиях. [40] За базовый вариант был принят фактически функционирующий в карьере горно-транспортный комплекс с фиксированной производительностью его по руде и вскрыше.

Так как все эксперименты проводились на имитационной модели экскаваторно-автомобильного комплекса, то важным моментом является ее достоверность по отношению к фактическому положению дел. Помимо прочих других сравниваемых показателей, одним из главных и определяющих критериев достоверности принимается показатель удельных текущих затрат по горной массе, поскольку именно в нем в наивысшей степени интегрируется влияние всех определяемых факторов. Если сравнить фактическое значение (данные по октябрю 2007 года представлены на рисунке 14) с полученным на модели, можно убедиться в их высокой степени сопоставимости. При идентичности прочих показателей отклонения в значения фактического показателя удельных текущих затрат и получаемого на модели могут иметь место лишь в случае рассмотрения работы горно-транспортного комплекса за разные временные периоды, либо из-за расхождений в исходных экономических показателях.

Рисунок 14. Диаграмма динамики изменения показателя удельных текущих затрат в течение октября 2007 года программный информационный диспетчеризация навигация В рамках проведенных исследований рассматривались практически все наиболее распространенные и производящиеся в мире модели карьерных автосамосвалов с грузоподъемностью свыше 30 тонн. Основные результаты экспериментов по всему рассмотренному модельному ряду представлены в таблицах 1 и 2.

В таблице 1 представлены варианты без ограничения горно-транспортного комплекса по производительности. Если в первом случае наиболее оптимальной моделью автосамосвала в условиях Житикаринского карьера является Komatsu HD-785−5, то во втором случае с третьего места на первое переместился автосамосвал БелАЗ-75 145. Для того, чтобы выяснить причину такого перемещения обратимся к данным, представленным в таблице 3.

Согласно указанным в таблице 3 данным по степени выполнения плановых заданий по горной массе горно-транспортный комплекс с использованием модели автосамосвала Komatsu HD-785−5 обеспечивает выполнение плановых показателей при пяти машинах в рабочем парке и при полной загрузке мощностей почти на 115%, а с использованием автосамосвалов марки CAT-785C и БелАЗ-75 145 соответственно на 110,23 и 103,4 процентов. В условиях наличия ограниченности сбыта сырья превышение заданной производительности нецелесообразно, так как при выполнении ста процентов Таблица 1 — Основные результаты моделирования без ограничения по производительности горно-транспортного комплекса планового задания горно-транспортный комплекс будет просто простаивать, а в связи с тем, что стоимости у транспортных единиц разные, то простой соответственно отражается и на себестоимости горно-транспортных работ в целом. Простой более дешевого автосамосвала БелАЗ-75 145 в меньшей степени ведет к увеличению себестоимости горно-транспортных работ. Вместе с этим, эта модель имеет большую технологическую совместимость с задействованным погрузочным оборудованием и время вынужденных простоев в этом случае будет существенно меньше.

Таблица 1. Варианты без ограничения горно-транспортного комплекса по производительности.

Таблица 2. Основные результаты моделирования с ограничением по производительности горно-транспортного комплекса.

Одним из важных выводов по результатам проведенных исследований является установление факта о совместимости горного и транспортного оборудования. Помимо технической совместимости по габаритам машин они должны соответствовать друг другу по технологическим (соотношение емкости кузова автосамосвала и емкости ковша экскаватора) и экономическим параметрам. Последние два взаимосвязаны и их приоритет определяется конкретными внешними условиями функционирования предприятия. Оптимальный вариант или минимальные удельные текущие затраты по горной массе могут наблюдаться как при выполнении плановых показателей по производительности, так и при выполнении, либо недовыполнении таковых. Идеальным является первый случай, говорящий о полном технологическом и экономическом соответствии горного и транспортного оборудования. В случае, когда имеет место выполнение плановых заданий при большем значении показателя удельных текущих затрат имеет место так называемый «затратный механизм», который в процессе оптимизации должен быть сведен к минимуму.

В современных условиях все более высокую степень актуальности начинает приобретать фактор экологичности проекта. Данный фактор также может существенно повлиять на процесс выбора инвестиционного проекта, касающегося подбора транспортных средств. Предлагаемый подход позволяет по результатам моделирования оценить объем выбросов в рассматриваемых вариантах и определить объем затрат, связанных с экологическими мероприятиями на карьере. Данный вопрос решается согласно определенным нормам и порядку производимых расчетов.