Задача
Имитационное моделирование – это стандарт де-факто для среднесрочного и операционного планирования в горнодобывающей области. Имитация отлично справляется с планированием операций горной добычи, при котором необходимо учитывать взаимодействие горной техники, пересекающиеся графики сервисных операций, сложную топологию и геологию подземных горных выработок, а также ограниченную вместимость бункеров и пропускную способностью конвейеров.
Как только создана модель, которая учитывает сотни параметров и разнообразные типы оборудования, возникает необходимость использования данных из различных источников. Актуальной становится задача ввода, поддержания и обновления этих данных. Топология шахты, например, меняется ежедневно, что осложняет применение имитационной модели на регулярной основе. В связи с этим у ведущих мировых горнодобывающих компаний возникает запрос на интегрированные имитационные системы с понятным пользователю интерфейсом, способные поддерживать принятие решений на всех временных горизонтах – от оперативного до стратегического. Именно этим путём пошёл второй по объёмам добычи в мире производитель никеля.
Производственный процесс в забое цикличен: бурение, взрывные работы, очистка и вновь бурение. Основное ограничение обусловлено безопасностью – все взрывы должны производиться одновременно во всей шахте, не чаще двух раз в день. На время взрывных работ люди и техника эвакуируются на безопасное расстояние от мест взрывов. Если к запланированному моменту взрыва бурение или очистка не закончены, взрывные работы откладываются до следующего дня, что приводит к снижению производительности шахты.
Хороший пример задачи, возникающей ежедневно – это выбор оптимальной глубины бурения отверстий под закладку взрывчатки. С одной стороны, более глубокие отверстия дают преимущество более эффективного использования самоходных буровых установок (СБУ). С другой стороны, более короткие отверстия снижают риск срыва взрывных работ с их переносом на следующий день.
Невозможно определить единственно верное значение глубины бурения, так как:
- Скорость бурения зависит от геологических условий в каждом забое;
- Одна СБУ может использоваться сразу в нескольких забоях;
- Скорость очистки забоя от руды зависит от длины доставки руды от забоя к рудоспуску.
Эксперименты с имитационными моделями требуются как минимум раз в неделю, поэтому необходим программный инструмент, который упростил бы процесс экспериментирования.
Решение
Амальгама разработала проблемно-ориентированное программное обеспечение (Mining Simulation Tool) для оперативного планирования горных работ в шахте. Данный инструмент поддерживает:
- Региональные особенности;
- Импорт данных из ERP, EAM и специализированных ГИС-систем;
- Проблемно-ориентированный интерфейс пользователя для ввода данных с интерактивной картой-планом шахты;
- Интерактивное динамическое моделирование;
- Отчёты по результатам моделирования в виде графиков и таблиц;
- Экспорт результатов моделирования в сторонние информационные системы.
С технической точки зрения инструмент создаёт имитационную модель в AnyLogic, используя интерфейс пользователя, адаптированный под инженеров, планирующих горные работы. С коммерческой точки зрения такое использование – типичное OEM-применение, где “движок” AnyLogic используется внутри другого «вертикального» программного инструмента.
Панель управления в Mining Simulation Tool показывает, как объёмы добычи зависят от глубины бурения для каждого забоя в каждом сценарии.
Определение оптимальной глубины бурения – это, конечно, не единственная задача, для которой применяется Mining Simulation Tool. Он также используется для еженедельного планирования и выявления узких мест в подземных транспортных системах. Эксперименты с моделью показывают, что оптимизация расписания и маршрутов в подземной транспортной системе помогает увеличить пропускную способность шахты и обеспечить стабильный поток руды на перерабатывающем предприятии.
Результаты
Подземная транспортная система – сложная система с множеством зависимых процессов и ограничений. Имитационное моделирование хорошо справляется с этими сложностями. Модель в AnyLogic воспроизводит взаимодействия между движущейся в шахте техникой и операции с непрерывными потоками руды на конвейере.
Модели процессов добычи опираются на множество данных, которые трудно поддерживать инженерам, планирующим операции. Для того чтобы использовать моделирование на регулярной основе, было разработано новое программное обеспечение – Mining Simulation Tool – состоящее из графического интерфейса и модели процессов добычи в AnyLogic.
Mining Simulation Tool отрывает путь к широкому применению имитационного моделирования в горной добыче, поддерживая принятие решений разного уровня от ежедневного составления расписания операций до расчёта возврата инвестиций при применении нового оборудования.