Имитационное моделирование карьера

Консультант компании NFP Александр Никитин подготовил статью о создании имитационной модели, которая позволяет симулировать деятельность карьера с учетом более 100 регулируемых параметров работы.

Неотъемлемой частью добычи полезных ископаемых карьерным методом является удаление «вскрыши» — пустой породы, покрывающей залежи полезного ископаемого. Выполнение плана по перевозке вскрыши является обязательным условием для выполнения плана по добыче.

Обычно планирование совершается с помощью аналитических инструментов, таких как Microsoft Excel. Excel хорошо справляется со многими задачами, но имеет ряд недостатков. Excel позволяет моделировать лишь процессы и логические связи, которые можно выразить математическими формулами. В Excel крайне сложно учитывать время и место, а также работать с неопределенностью. Как следствие, в модели приходится использовать достаточно высокий уровень абстракции, либо просто игнорировать часть параметров и процессов анализируемой системы.

Одной из альтернатив «Экселю» является имитационное моделирование – технология, позволяющая создать цифрового двойника анализируемой системы. Если в стандартной модели мы должны четко выразить все моделируемые связи в виде математических формул, то в имитационной модели мы задаем лишь состояние системы и отдельных ее элементов и прописываем как они должны себя вести. Далее мы наблюдаем за работой системы и делаем выводы.

Специалисты NFP разработали имитационную модель перевозки вскрыши для одного из угольных карьеров крупной международной компании.

Модель позволяет симулировать деятельность карьера с учетом более 100 регулируемых параметров работы. Горизонт моделирования может составлять от нескольких месяцев до нескольких лет, в зависимости от задач Пользователя. Моделируется работа и простои по 5 видам техники – автосамосвалы, экскаваторы, дробилки, конвейеры и отвалообразователи. Также реализованы механизмы мониторинга поломок и управления закупками запчастей.

В модели учтено влияние различных вариантов поломок основных единиц техники на производительность всего комплекса. Основываясь на результатах проведенных экспериментов, можно судить о возможности или невозможности перевозки заявленных объемов вскрыши, а также получать оценочное прогнозное значение ОЭО комплекса и каждого из переделов. Меню ввода данных Модели позволяет гибко варьировать большое количество начальных параметров и оценить их влияние на общую производительность комплекса.

Одним из главных преимуществ имитационного моделирования является то, что пользователь может в режиме реального времени наблюдать за работой моделируемой системы и отслеживать, как те или иные события влияют на статистические данные. При этом пользователь может прямо во время симуляции принимать решения о вводе и выводе из эксплуатации отдельных единиц техники – в описываемой модели предусмотрена возможность ввода в эксплуатацию второй линии конвейеров, закупки новых экскаваторов и самосвалов, а также вывода отдельных экскаваторов и самосвалов в резерв.

Также модель выявляет, какой из переделов является «узким местом» для комплекса, рассчитывает максимально возможную производительность каждого передела и проводит декомпозицию потерь производительности (например, фактическая производительность передела составила 37% от максимума, потери производительности по причине аварийных ремонтов составили 20%, потери по причине ожидания запчастей составили 4% и т.д.). Эта информация может быть использована для принятия организационных и инвестиционных решений по улучшению работы карьера.

Одной из важных особенностей модели стала возможность расчета времени простоев техники по причине неполадок других элементов комплекса. Например, если сломался один из конвейеров, и нет другого пути для доставки вскрыши на отвал, простаивать будет не только сломавшийся конвейер, но и вся остальная техника. Подобный динамический анализ невозможно было бы осуществить с помощью стандартных инструментов вроде Excel.

Разработанная модель наглядно демонстрирует обширные возможности имитационного моделирования и его преимущества по сравнению со стандартными аналитическими инструментами. Говоря о данной модели, ее функционал позволил клиенту существенно снизить риски за счет анализа различных конфигураций :

• Запуск второй линии конвейеров и второго отвалообразователя (в текущей конфигурации поломка единственного отвалообразователя или любого конвейера ведет к полной остановке комплекса);
• Выбор оптимальной политики закупок запчастей («по необходимости», «по графику» или «поддержание необходимого уровня»);

Также на нашем сайте вы можете подробно ознакомиться с технологией имитационного моделирования.