模糊數(shù)學(xué)在露天采礦生產(chǎn)外包經(jīng)營模式的應(yīng)用*

何昌盛

模糊數(shù)學(xué)在露天采礦生產(chǎn)外包經(jīng)營模式的應(yīng)用*

何昌盛

(長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410011)

在我國采礦技術(shù)取得飛速進(jìn)步的同時，礦山生產(chǎn)經(jīng)營方式也出現(xiàn)了一定的變化。針對露天礦山生產(chǎn)經(jīng)營外包模式進(jìn)行了分析，結(jié)合露天開采特點，采用模糊數(shù)學(xué)建立了露天礦山外包模式優(yōu)化模型，得出了各個指標(biāo)的權(quán)重，并對3種外包模式進(jìn)行了綜合評價，得出最優(yōu)方案，為業(yè)主選擇合適的外包模式提供了參考。

露天礦山；模糊綜合評判；經(jīng)營模式；生產(chǎn)外包

礦山采礦工程采取外包[1]生產(chǎn)的運營模式在業(yè)內(nèi)已得到多方認(rèn)可，通過這一模式能夠有效減輕業(yè)主方的資金壓力以及降低生產(chǎn)管理難度，同時還能實現(xiàn)風(fēng)險的部分轉(zhuǎn)移。在礦山露天采礦工程外包生產(chǎn)運營中，選擇何種運營模式，從而實現(xiàn)業(yè)主與承包商的雙贏，是一個重要的議題，基于模糊數(shù)學(xué)方法在方案選擇[2]中的廣泛應(yīng)用，本文采用模糊數(shù)學(xué)方法，對露天采礦生產(chǎn)外包模式進(jìn)行研究。

1 露天礦山外包模式選擇的主要影響因素

露天礦山外包是指礦山企業(yè)為了降低開采成本、獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，將采礦區(qū)范圍內(nèi)的礦產(chǎn)基建或開采全部或部分承包給具有獨立法人資格的施工單位，由該單位完成一定量的礦石生產(chǎn)或工程量的開采運營模式。

目前，我國露天礦山承包開采主要有3大類：一是總承包，將整個施工工程或礦山資源開采以總包的方式進(jìn)行承包；二是按作業(yè)區(qū)域分包，按照露天采場不同區(qū)域、不同臺階進(jìn)行分包；三是按作業(yè)工序分包，按照剝離、穿爆、采裝及運輸?shù)拳h(huán)節(jié) 分包。

露天礦山合理承包模式的選擇決定了后期露天開采的質(zhì)量、進(jìn)度等完成情況，合理的承包模式不僅有利于工程質(zhì)量及工期的控制，而且可以適當(dāng)降低工程成本。結(jié)合露天礦山開采特點，本文將影響露天礦山外包模式選擇的因素分為：

（1）業(yè)主。業(yè)主必須充分結(jié)合礦山工程的建設(shè)特點，根據(jù)自身技術(shù)實力，協(xié)調(diào)能力、綜合管理能力、管理人員水平以及存在的風(fēng)險等，選擇合適的承包模式及承包商。

（2）承包商。承包商是整個礦山工程中的直接施工方，部分或全面負(fù)責(zé)施工，在滿足礦山正常施工生產(chǎn)的同時，承包商的技術(shù)水平、設(shè)備數(shù)量及生產(chǎn)能力、生產(chǎn)人員及管理人員的技術(shù)水平、承包商的管理能力以及承包商所面臨的風(fēng)險都是影響承包模式選擇的因素。

（3）生產(chǎn)建設(shè)要求。礦山工程生產(chǎn)建設(shè)是礦山承包模式的主體，主要影響因素有礦山建設(shè)生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)建設(shè)進(jìn)度、生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)成本等。

（4）其他因素。礦山工程生產(chǎn)過程中，同時要兼顧環(huán)保因素、安全因素、經(jīng)濟(jì)因素等。

2 某露天礦山外包模式優(yōu)化選擇

露天開采合適的承包模式不僅對資源回采率、投資規(guī)模、勞動生產(chǎn)率指標(biāo)和礦石開采成本等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有影響，而且還影響現(xiàn)場管理、礦石加工的經(jīng)濟(jì)效果。影響承包模式選擇的主要因素有業(yè)主、承包商、生產(chǎn)規(guī)模和其他因素等，其中有些因素往往是模糊的。模糊數(shù)學(xué)[3-4]中的模糊現(xiàn)象，是指某些客觀事物之間的差異，在中間過渡時所呈現(xiàn)的“不分明性”。因此，露天開采承包模式的選擇完全可以采用模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行決策。

2.1 模型評價步驟

第一步：建立模糊分析結(jié)構(gòu)模型[5]，首先對方案進(jìn)行分析并確定評價指標(biāo)，然后根據(jù)評價指標(biāo)影響因素構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型，從上到下依次為方案比較、目標(biāo)層、指標(biāo)層。

第二步：建立關(guān)系矩陣并構(gòu)建模糊矩陣[6]，各個評價指標(biāo)影響因素針對上層主要因素層構(gòu)建矩陣，計算各個層次中不同因素的權(quán)重，本文采用方根法[7-8]對權(quán)重指標(biāo)進(jìn)行規(guī)格化處理。

第三步：方案評價，計算權(quán)重向量與模糊矩陣的結(jié)果分析得出最優(yōu)方案。

2.2 某露天礦山外包模式案例評價指標(biāo)體系

某露天礦位于青海西部東昆侖山脈西段，柴達(dá)木盆地南緣，根據(jù)礦床賦存狀態(tài)，確定礦山為山 坡?凹陷露天礦，采用自上而下、分區(qū)分臺階開采。礦山現(xiàn)階段處于基建狀態(tài)，擁有部分設(shè)備和技術(shù)人員，為了提高礦山生產(chǎn)能力，降低投資成本，后期生產(chǎn)中，礦山擬采取承包開采的生產(chǎn)模式。

結(jié)合該礦山的實際情況，確定采用模糊法對總承包、按工序承包、按作業(yè)區(qū)域承包3種方案進(jìn)行比較和優(yōu)選，選擇了4個一級指標(biāo)、17個二級指標(biāo)，構(gòu)建承包模式選擇的評價指標(biāo)體系。評價指標(biāo)的結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

2.3 評價指標(biāo)權(quán)重

2.3.1 確定優(yōu)先關(guān)系矩陣

指標(biāo)層對準(zhǔn)則層、準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的相對重要性用0.1~0.9數(shù)量進(jìn)行標(biāo)度。

目標(biāo)層與一級指標(biāo)之間構(gòu)成的矩陣為?，一級指標(biāo)與二級指標(biāo)之間構(gòu)成的矩陣為?，見表1、表2。

表1 A?B優(yōu)先關(guān)系矩陣

表2 B1?C1優(yōu)先關(guān)系矩陣

2.3.2 模糊矩陣標(biāo)準(zhǔn)化

將表1、表2標(biāo)準(zhǔn)化得表3、表4。

2.3.3 評價指標(biāo)中的權(quán)重計算

表3 A?B模糊一致矩陣

表4 B1?C1模糊一致矩陣

2.3.4 二級指標(biāo)的綜合權(quán)重

對本文的影響因素進(jìn)行總排序，各個二級指標(biāo)的綜合權(quán)重見表5。

表5 二級指標(biāo)的權(quán)重

2.4 模糊綜合評判

通過對3種采礦承包模式按照指標(biāo)分別進(jìn)行打分，求得各個指標(biāo)的隸屬度。通過專家打分，求得模糊評價指標(biāo)(見表6)。

將權(quán)重向量與模糊矩陣相乘得評判向量，根據(jù)評判向量的大小即可得最優(yōu)方案。依據(jù)本文4個一級指標(biāo)和17個二級指標(biāo)的權(quán)重分配（見表5）以及模糊評價矩陣（見表6），可計算出3種外包模式的主指標(biāo)權(quán)重：=[0.562, 0.544, 0.534]。由此得出，承包模式方案中最符合該礦山的為總承包模式。

3 結(jié) 論

本文以某露天礦山采礦生產(chǎn)外包經(jīng)營模式為例，充分考慮了業(yè)主、承包商、礦山自身及其他因素的影響，4類因素又充分考慮相關(guān)指標(biāo)，最終根據(jù)模糊數(shù)學(xué)方法確定合適的承包模式，案例中礦山為新建礦山，業(yè)主方設(shè)備和人員較少，分析表明，采用總承包較為合適。對其他礦山選擇承包模式具有一定的參考意義。

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(2019-04-11)

何昌盛（1981—），男，湖南永州人，高級工程師，主要從事礦山工程設(shè)計與研究，Email：hcs8115@163.com。

國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFC0801606).