Применение моделирования и оптимизации для поддержки выполнения плана горных работ

Неоптимальные решения, принимаемые в процессе планирования горных работ, как правило, являются следствием как ограниченного видения целей планирования, так и недостатка времени и ресурсов для преобразования долгосрочных планов в планы выполнения. Снижение ценности стратегических планов горных работ при их преобразовании в планы выполнения, вероятно, будет составлять миллиарды долларов ежегодно. При интеграции с потоками операционных данных инструменты моделирования и оптимизации могут быть использованы для сохранения ценности стратегического плана горных работ. Модели оптимизации способны как автоматизировать создание планов выполнения, так и повысить производительность. Это позволяет сократить объем ручной работы по проверке планов и в то же время обеспечить более точное соответствие долгосрочным целям производства. Модели моделирования также могут поддерживать процесс разработки эффективных планов выполнения, обеспечивая прогнозирование результатов горных работ. Они также могут использоваться для тестирования устойчивости оптимизированных планов выполнения и реакции на операционную изменчивость и нарушения.

Высокоэффективное горное производство максимально повышает ценность за счет оптимизации стратегии добычи и плана эксплуатации шахты (LoM), а затем согласования их реализации со стратегическим планом. Процесс планирования горных работ охватывает весь спектр задач: от стратегического планирования (LoM) до распределения задач в режиме реального времени. На разных уровнях планирования происходят периодические пересмотры, при этом в план добавляются тактические и оперативные детали. Однако некоторые атрибуты плана, такие как бортовые содержания и назначение материалов, обычно переносятся из долгосрочных планов в выполнение. Отклонения фактического времени выполнения задач горных работ от запланированного могут привести к изменению относительных сроков выполнения задач, создавая задержки в реализации задач и работе оборудования. Соответствующий пример показан на рисунке. 1. Без механизма доработки планов выполнения работ в ответ на операционную изменчивость, горнодобывающие предприятия подвергаются риску смещения графика, что приводит к колебаниям соотношения руды и отходов, сокращению добычи и несоответствию стратегическому плану.

Типичные подходы к управлению изменчивостью на горном производстве включают добавление интервалов между задачами и контроль за ходом выполнения критически важных задач посредством мониторинга и принятия мер по предотвращению задержек и побочных эффектов. Эффективная реакция на операционную изменчивость возможна при условии быстрого пересмотра плана выполнения в ответ на операционные изменения без негативного влияния на цели стратегического плана.

Модели оптимизации и моделирования в сочетании могут обеспечить структурированный подход для быстрой адаптации планов выполнения:

• Модели оптимизации поддерживают корректировку плана выполнения путем определения оптимального графика с учетом таких ограничений, как зависимости задач и цели.
• Модели моделирования позволяют оценить диапазон вероятных результатов горных работ на основе реальных условий, что позволяет на раннем этапе выявить потенциальные проблемы и оценить альтернативные планы до их выполнения.
• Интеграция моделирования и оптимизации позволяет быстро оценивать реакции на отклонения между квартальными планами горных работ и операционными данными в режиме реального времени, обеспечивая согласованность корректировок со стратегическими целями до начала реализации плана выполнения. На рис. 2 проиллюстрирован этот процесс.

Для успешного внедрения инструментов оптимизации и моделирования для планирования выполнения необходимы зрелые системы данных, способные фиксировать оперативные состояния в режиме реального времени, а также автоматизированные процессы интеграции данных и выполнения моделей.

К улучшениям производительности, наблюдаемым в практических примерах использования оптимизации и моделирования, относятся:

• Сокращение отклонений от графика — планы выполнения динамически адаптируются для поддержания соответствия производственным целям, что сокращает совокупные задержки.
• Совершенствование управления соотношением руды и отходов — корректировка мест назначения транспортировки материалов позволяет снизить колебания соотношения руды и отходов и неравномерность содержания руды.
• Увеличение пропускной способности при транспортировке — оптимизация маршрутов, стратегический баланс циклов ближних и дальних перевозок, динамическое распределение грузового транспорта сокращает время простоя и повышает эффективность транспортировки.
• Сокращение затрат — автоматизация большей части процесса планирования позволяет сократить время планирования и свести к минимуму потери, вызванные неоптимизированным выполнением.

Горная операция, которая может опираться на оптимальное реагирование на операционную изменчивость, сохраняющее ценность стратегического плана, будет значительно превосходить традиционные процессы планирования. Интегрированная оптимизация и моделирование могут поддерживать процесс планирования горных работ с учетом операционной изменчивости, улучшая соответствие целям долгосрочного планирования. Эффективное внедрение инструментов моделирования и оптимизации требует надежных потоков операционных данных, четко определенных ограничений при планировании и принятия адаптивных методологий планирования в организации. После интеграции эти инструменты значительно ускоряют процессы планирования исполнения, сокращают объем ручного планирования и оптимизируют реакции на меняющиеся условия шахты. По мере движения отрасли в направлении ускорения темпов автоматизации и принятия решений на основе данных, роль моделирования и оптимизации в планировании горных работ будет и дальше расти для повышения эффективности и сокращения затрат.

Список всех источников доступен в полном тексте статьи.

Прочитать полный текст статьи:

Mining, Metallurgy & Exploration (2024) 41:3789–3800, https://doi.org/10.1007/s42461-024-01118-8