1. завдання: Аналітики і інженери, які відповідають за планування процесів в шахті, постійно зустрічають...
2. результати:

завдання:

Аналітики і інженери, які відповідають за планування процесів в шахті, постійно зустрічають такі завдання, як:

• визначення обгрунтованих місячних обсягів видобутку;
• перевірка досяжності планів видобутку;
• перевірка ефекту від операційних змін;
• розрахунок рентабельності інвестицій;
• визначення вимог до техніки.

Вони змушені приймати рішення і брати на себе зобов'язання, працюючи в складній технічній системі шахти, де жоден компонент не ізольований. Ось деякі типові обмеження для процесів видобутку:

• велика кількість взаємозалежних операцій;
• взаємодія між одиницями техніки;
• мінливий час завершення процесів;
• просторові обмеження, пріоритети пересувається в шахті техніки;
• розгалужена структура шахти;
• обмежена ємність бункерів і пропускна здатність конвеєрів.

Як аналітики планують процеси видобутку при необхідності враховувати все вищеописане? Традиційний спосіб - на основі припущень, часто далеких від реальної ситуації, наприклад:

• Середня відстань від місця видобутку до рудоспуск. Час доставки руди різниться в конкретних точках і моментах часу в залежності від непідконтрольних аналітикам параметрів.
• Середня тривалість розвантаження руди в рудоспуск. Якщо система переповнена або виникають черги до рудоспускам, час розвантаження змінюється.
• Відсоток часу, коли конвеєр зупинений через переповнення. Ці зупинки непередбачувані, і відсоток весь час різний.

Імітаційне моделювання дозволяє описати процеси видобутку такими, якими вони є в реальності, і тим самим позбутися від необхідності робити такі припущення.

Звернувшись до компанії «Амальгама» і однієї з фірм великої четвірки консалтингових компаній, провідний європейський виробник калійної руди змоделював процеси видобутку за допомогою ПО AnyLogic. Великий калійний рудник розміром 8 на 8 кілометрів виробляє на трьох підземних рівнях сотні тисяч тонн руди щомісяця. 21 кілометр конвеєрних стрічок переміщує руду через рудник до підйому. Руда видобувається комбайнами, які безперервно руйнують породу і вантажать її в причеплені до них бункери-перевантажувачі, з якого руда перевантажується в самохідні вагони. Ці вагони переміщається між комбайнами і рудоспуск.

20 пар: комбайн і самохідний вагон

Місткість рудоспуск - 3 тонни, а самохідного вагона - 22 тонни. Після проходження перших, трьох тонн швидкість зсипання руди починає залежати від поточної завантаження конвеєрної системи під рудоспуск. Так як конвеєр може бути вже завантажений рудою з розташованих вище рудоспусков, пропускна здатність системи обмежена. Щоб позбутися від цього обмеження, інженери шахти збиралися змінити конфігурацію обладнання, додавши бункери-перевантажувачі самохідні (БПС). У сценарії «TO-BE» БПС грають роль буферів між самохідними вагонами і рудоспуск. Самохідний вагон швидко скидає руду в БПС і повертається до комбайна, в той час як БПС продовжує скидати руду на конвеєрну лінію.

Додавання бункерів-перевантажувачів самохідних (БПС)

Додаючи буфери, аналітики сподівалися знизити час циклів самохідних вагонів. Головне питання, на який потрібно було відповісти: чи дозволить використання п'яти БПС відмовитися від одного з комбайнів, зберігши обсяги видобутку на колишньому рівні? Обслуговування комбайна вимагає наявність в шахті спеціальної команди і тягне значні операційні витрати. Так що скорочення навіть одного з них могло б значно знизити витрати. Додатково потрібно зрозуміти, який саме комбайн слід прибрати, і де можна було б найбільш ефективно використовувати п'ять БПС.

Рішення:

Щоб отримати відповіді на ці питання, розробники моделей з компанії «Амальгама» створили імітаційну модель шахти в ПО AnyLogic. Модель включала повний цикл процесів в шахті від буріння до підйому руди на поверхню.

3D-анімація моделі шахти

Імітаційна модель шахти

Кандидати на видалення з системи, мінімально впливають на обсяги видобутку

Модель дуже детальна, всі процеси змодельовані з мінімальними спрощеннями, з точністю до кожної особливості роботи рудника, включаючи фізичну конфігурацію шахти. Така деталізація дозволила досягти високої точності результатів моделювання.

Побудувавши модель, розробники в першу чергу перевірили, що буде, якщо позбутися від зовнішніх обмежень на швидкість конвеєра. Цей експеримент дозволив зрозуміти, які комбайни обмежені власними внутрішніми обмеженнями, такими як продуктивність, тривалість інтервалів обслуговування, розмір, буфер і т.д.

Результати видалення кожного з трьох комбайнів

В результаті були обрані три комбайни, видалення яких з шахти призвело б до мінімального зниження обсягів видобутку. Так як впровадження БПС може знизити ефект тільки від зовнішніх обмежень на швидкість і місткість конвеєрної системи, ніяк не впливаючи на внутрішні, ці три комбайни були обрані як кандидати на видалення з системи.

Ефект від видалення кожного з трьох комбайнів-кандидатів був вивчений за допомогою окремого експерименту з імітаційної моделлю. Моделювання показало, що видалення комбайна під номером 65 спричинить мінімальне зниження обсягів видобутку.

Наступним етапом проекту стала серія експериментів з моделлю для з'ясування, до яких саме комбайнів послати п'ять БПС, щоб максимізувати обсяги видобутку. В результаті був обраний сценарій з кращою комбінацією п'яти комбайнів - він показав зниження обсягів видобутку лише на пренебрежимо малі 1.02%. У той же час цей же сценарій показав значне зниження операційних витрат (OPEX), так як один з комбайнів був прибраний з шахти.

результати:

Використання імітаційного моделювання процесів підземного видобутку дозволило ведучому європейському виробнику калійної руди досягти операційних поліпшень: знизити витрати, зберігши обсяги видобутку на колишньому рівні. По завершенню проекту модель постійно використовувалася для щомісячного планування гірничих робіт, виявлення потенційно «вузьких» місць в процесах видобутку і оцінки пропонованих змін.

Щоб дізнатися про проект більше, скачайте презентацію в PDF або подивіться виступ Андрія Малиханова з компанії «Амальгама» на Конференції AnyLogic 2016: