淺談我國礦業(yè)系統(tǒng)工程的發(fā)展與展望

劉樹新+邊疆

摘要：礦業(yè)系統(tǒng)工程是一個新興的學(xué)科，是一門組織管理的技術(shù)，指應(yīng)用系統(tǒng)方法實現(xiàn)礦業(yè)系統(tǒng)的分析、設(shè)計和控制的一門工程技術(shù)。針對我國礦業(yè)系統(tǒng)工程的發(fā)展和展望，本文作了淺談。

關(guān)鍵詞：礦業(yè)系統(tǒng)工程發(fā)展展望

一、關(guān)于礦業(yè)系統(tǒng)工程

礦業(yè)系統(tǒng)工程是一個新興學(xué)科，顧名思義，其是礦業(yè)工程與系統(tǒng)工程的結(jié)合而形成的。系統(tǒng)工程是一門技術(shù)，一門關(guān)于組織管理的技術(shù)。由礦業(yè)系統(tǒng)工程及系統(tǒng)工程定義可以知道，礦業(yè)系統(tǒng)是礦業(yè)系統(tǒng)工程的研究對象，礦業(yè)系統(tǒng)工程是一門組織和管理礦業(yè)系統(tǒng)的研究、規(guī)劃、制造、設(shè)計、試驗以及使用的技術(shù)，在這門技術(shù)中，通常應(yīng)用系統(tǒng)的方法對礦業(yè)系統(tǒng)進行分析、設(shè)計并控制。

礦業(yè)系統(tǒng)工程包括了與礦業(yè)有關(guān)的多個系統(tǒng)。概括而言，可從采礦工程、礦山管理和礦業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)等方面來進行分析。礦業(yè)工程與系統(tǒng)工程的結(jié)合，主要開始于采礦業(yè)的研究。上世紀(jì)六十年代，計算機技術(shù)迅速發(fā)展，礦業(yè)系統(tǒng)工程將運籌學(xué)原理和計算機技術(shù)綜合應(yīng)用于礦業(yè)研究，隨之，一批成果涌現(xiàn)出來。歷經(jīng)近五十多年的蓬勃發(fā)展，礦業(yè)系統(tǒng)工程已經(jīng)成為一個新的學(xué)科分支。

二、礦業(yè)系統(tǒng)工程的發(fā)展趨勢

礦業(yè)系統(tǒng)工程結(jié)合了采礦學(xué)和系統(tǒng)工程學(xué)，所以其一方面必須遵循采礦工程的內(nèi)在規(guī)律，努力優(yōu)化采礦系統(tǒng)。此外，它還必須緊跟計算機技術(shù)和現(xiàn)代數(shù)學(xué)的進展，以使采礦理論與技術(shù)得到不斷地改進和優(yōu)化。

（一） 跨學(xué)科配合，多方法研究：礦業(yè)系統(tǒng)工程既然是兩種學(xué)科的結(jié)合，所以其決策以及施行常常不僅僅依靠某單一學(xué)科的某一種方法。比如露天礦的電鏟——卡車的調(diào)度，它的硬件和軟件都涉及到多個學(xué)科、多種技術(shù)，其中硬件包括無線通訊、 計算機和GPS等，軟件也包括多種學(xué)科和技術(shù)的應(yīng)用，如線性規(guī)劃、測量平差以及動態(tài)數(shù)據(jù)的處理等。 這些項目涉及到計算機、數(shù)學(xué)等多種學(xué)科。解決綜合性工程課題時采用綜合性的研究方法正現(xiàn)代系統(tǒng)工程中礦業(yè)系統(tǒng)工程特點的反映。

（二） 多項目合作，大系統(tǒng)開發(fā)：礦業(yè)系統(tǒng)工程的特點除了多學(xué)科和多技術(shù)之外，表現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，礦業(yè)系統(tǒng)工程還具有多層次和多環(huán)節(jié)的特點。在礦業(yè)系統(tǒng)工程的運作中，需要從過去的單項優(yōu)化轉(zhuǎn)化為總體上的全局優(yōu)化。目前，在礦業(yè)系統(tǒng)工程中，人們已經(jīng)擴大自己的研究視野，把研究的目標(biāo)投向更高層次、更廣范圍以及更大系統(tǒng)的對象。尤其是近年來，開發(fā)礦山?jīng)Q策支持系統(tǒng)更是已經(jīng)受到采礦工作者的重視，大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)以及系統(tǒng)動力學(xué)等宏觀的研究手段已經(jīng)日益展開，為礦業(yè)工程助力。

（三） 大量使用優(yōu)化技術(shù)：礦業(yè)系統(tǒng)工程發(fā)展的早期，在獲得采礦問題最優(yōu)解時往往利用運籌學(xué)方法，然而這樣的方法也有一定的弊端，即正常的采礦的工藝技術(shù)要求常常被偏離了。而如今，CAD 技術(shù)出現(xiàn)了，利用CAD 技術(shù)人們可以不再利用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，而可以運用計算機實現(xiàn)采礦技術(shù)的優(yōu)化.但這種方式也有弊端，那就是忽視了優(yōu)化的目標(biāo)。如何實現(xiàn)兩種方式的優(yōu)勢互補，人——機自動化程度的交互作用可以有效實現(xiàn)這個目的，即實現(xiàn)決策的優(yōu)化。目前的趨勢正是基于這樣的基礎(chǔ)盡可能提高作業(yè)的水平。以采剝計劃的編制為例。在人——機自動化程度的交互作用下，不妨先安排礦山的長期采剝計劃，安排時采用數(shù)學(xué)規(guī)劃進行，安排好了長期計劃，就在這個計劃的指導(dǎo)下采用 CAD 技術(shù)編制短期采剝計劃。人機交互模式保證了決策的總體優(yōu)化，而且具體作業(yè)的可操作性也得到了大大提高。

（四） 運用新科學(xué)，采用新技術(shù)：科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，礦業(yè)系統(tǒng)工程作為幾個學(xué)科的結(jié)合自然也應(yīng)隨著其它學(xué)科的發(fā)展而不斷發(fā)展，并從中不斷地汲取營養(yǎng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的最及時的最優(yōu)化。例如前一階段，在采礦系統(tǒng)工程中，人工模糊數(shù)學(xué)就頗受青睞。 而近年來，各種新科學(xué)、新技術(shù)的發(fā)展更使得多種新技術(shù)在礦業(yè)系統(tǒng)得以迅速應(yīng)用，如GPS即全球定位系統(tǒng)、GIS即地理信息系統(tǒng) 、RS即遙感技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。汲取了這些新學(xué)科、 新技術(shù)的營養(yǎng)，采礦系統(tǒng)工程一定會更加快速地邁上新的臺階。

三、礦業(yè)系統(tǒng)工程的前景展望

（一）計算機技術(shù)影響力的增強：回溯礦業(yè)系統(tǒng)工程的發(fā)展，計算機技術(shù)被應(yīng)用于礦業(yè)中的年頭已經(jīng)超過四十年。順應(yīng)這個趨勢，展望未來，礦業(yè)系統(tǒng)工程的發(fā)展將越來越離不開計算機技術(shù)。而且，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，礦業(yè)系統(tǒng)工程中應(yīng)用計算機技術(shù)，其深度、廣度及計算機技術(shù)的影響力必將繼續(xù)增強。

（二）研究內(nèi)容逐步深化：首先反映在研究對象方面，礦業(yè)工程的研究對象將日益拓寬和增多，目前，礦業(yè)工程幾乎所有的領(lǐng)域都已經(jīng)有所涉及，不僅如此，而且正在日益向外延伸。其次，礦業(yè)系統(tǒng)工程的研究課題正逐漸脫離原來的單一性的局部課題，而復(fù)雜的多層次、多目標(biāo)的系統(tǒng)綜合分析決策得以確立和施行。

（三）研究方法逐步綜合化：在礦業(yè)系統(tǒng)工程的未來發(fā)展中，研究方法將從采用單一的理論方法發(fā)展為綜合應(yīng)用多種研究方法，以實現(xiàn)綜合性工程課題的最佳優(yōu)化。這一前景早在二十世紀(jì)九十年代就已經(jīng)形成一種趨勢。

（四）理論研究與采礦工程實踐的密切結(jié)合：這種結(jié)合未來將主要體現(xiàn)為如下幾個方面：第一，研究成果將越來越注重并體現(xiàn)商業(yè)化。商業(yè)化的強化正是為了利于礦業(yè)產(chǎn)品的推廣應(yīng)用；第二，軟件開發(fā)將越來越體現(xiàn)用戶方便度，即礦業(yè)系統(tǒng)工程的軟件開發(fā)將越來越強調(diào)對用戶的方便；第三，礦業(yè)系統(tǒng)工程仍有許多重要領(lǐng)域的理論研究薄弱，為了強化這些薄弱的理論基礎(chǔ)，期待有新的理論突破，以實現(xiàn)對實踐的指導(dǎo)。

（五）計算機可視化功能將得到廣泛應(yīng)用：將來，在礦業(yè)系統(tǒng)工程中，計算機可視化功能將迅速發(fā)展。借助這種發(fā)展，礦業(yè)工程的設(shè)計成果可以得到直觀的顯示。更重要的是，對于未來交互式礦業(yè)工程設(shè)計，這也將成為一種有效手段并得到更廣泛的應(yīng)用。

（六）非嚴(yán)格與嚴(yán)格優(yōu)化方法將實現(xiàn)結(jié)合：靈活實用的非嚴(yán)格優(yōu)化方法，如算機輔助設(shè)計（ CAD ）和系統(tǒng)模擬（ SS ）等將和具有最優(yōu)數(shù)學(xué)性質(zhì)的嚴(yán)格優(yōu)化方法，如圖論（ GT ）、決策論（ DT ）以及數(shù)學(xué)規(guī)劃（ MP ）等相結(jié)合，發(fā)揮二者優(yōu)點，避免二者缺點，二者的優(yōu)化組合將是礦業(yè)系統(tǒng)工程今后的一個發(fā)展趨勢。

綜上所述，作為一門較為新興的學(xué)科，礦業(yè)系統(tǒng)工程已經(jīng)通過進一步的研究與發(fā)展，并且已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。未來，礦業(yè)系統(tǒng)工程將與實際工程實現(xiàn)更為緊密的結(jié)合，為提高礦山的經(jīng)濟效益發(fā)揮自己的作用。

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