基于卡調(diào)實(shí)時(shí)調(diào)度方式提升露天礦設(shè)備作業(yè)效率

韓 磊

（中煤平朔集團(tuán)有限公司 安家?guī)X露天礦，山西 朔州 036006）

露天礦是一個(gè)以采掘?yàn)橹行模\(yùn)輸為紐帶大型生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)效益很大程度上取決于設(shè)備作業(yè)效率和整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的能力[1]。為了提高設(shè)備的作業(yè)效率，安家?guī)X露天礦在2018 年完成了卡車調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)，并應(yīng)用于主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)；由于卡調(diào)系統(tǒng)（卡車自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)簡(jiǎn)稱）前期規(guī)劃注重硬件建設(shè)而忽視軟件開發(fā)應(yīng)用，缺乏與生產(chǎn)工藝流程相融合，致使卡調(diào)系統(tǒng)的建立對(duì)設(shè)備作業(yè)效率的提高未達(dá)到理想效果。為此，根據(jù)卡調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度理論，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)流程，制定了合理的實(shí)時(shí)調(diào)度方案。

1 安家?guī)X露天礦卡調(diào)應(yīng)用現(xiàn)狀

安家?guī)X露天礦利用卡調(diào)系統(tǒng)將采運(yùn)設(shè)備、輔助設(shè)備等大型設(shè)備、生產(chǎn)道路網(wǎng)、設(shè)備維修、設(shè)備管理等分散的子系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來，將其納入1 個(gè)監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控[2]；但是卡調(diào)系統(tǒng)在采運(yùn)環(huán)節(jié)未起實(shí)質(zhì)性作用，沒有改變?cè)姓{(diào)度方式，致使運(yùn)輸設(shè)備效率未有明顯提升。

1.1 設(shè)備效率現(xiàn)狀

國內(nèi)外露天礦生產(chǎn)實(shí)踐表明：采用單斗-卡車工藝的露天礦，卡車運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用占整個(gè)礦山生產(chǎn)費(fèi)用的比重較大，一般在40%～60%[3]，2019 年安家?guī)X露天礦9335 卡車作業(yè)效率圖如圖1，傳統(tǒng)的調(diào)度模式并不能夠有效的發(fā)揮卡車的效率，卡車臺(tái)班實(shí)際作業(yè)時(shí)間占70%、非作業(yè)時(shí)間占30%[4]，致使存在卡車運(yùn)輸能力的浪費(fèi)、成本的增加。總時(shí)間=可用時(shí)間+故障時(shí)間，可用時(shí)間=作業(yè)時(shí)間+非作業(yè)時(shí)間，作業(yè)效率=作業(yè)時(shí)間/總時(shí)間。

圖1 2019 年安家?guī)X露天礦9335 卡車作業(yè)效率圖

安家?guī)X露天礦主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用卡調(diào)系統(tǒng)后，根據(jù)預(yù)期成效設(shè)備作業(yè)效率及產(chǎn)量提高幅度往往可達(dá)到5%～15%。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，采運(yùn)設(shè)備的作業(yè)效率，卡車單耗等指標(biāo)未有明顯提升。

1）通過統(tǒng)計(jì)分析2020 年1 月份930E 卡車作業(yè)效率數(shù)據(jù)可知：卡車日均作業(yè)效率約73%。1 月1日—1 月7 日930E 卡車作業(yè)效率統(tǒng)計(jì)表見表1。

表1 1 月1 日—1 月7 日930E 卡車作業(yè)效率統(tǒng)計(jì)表

2）通過統(tǒng)計(jì)分析2020 年1 月份930E 卡車與電鏟能力匹配數(shù)據(jù)可知：露天礦生產(chǎn)能力不僅與設(shè)備的實(shí)動(dòng)率有直接關(guān)系，還與采運(yùn)設(shè)備的匹配情況有關(guān)系；采運(yùn)設(shè)備匹配差值越大，設(shè)備能力不能夠有效利用，存在設(shè)備能力浪費(fèi)，設(shè)備效率不能充分發(fā)揮，進(jìn)而造成生產(chǎn)成本增加。4100XPC 電鏟與930E 卡車匹配情況統(tǒng)計(jì)表見表2。

表2 4100XPC 電鏟與930E 卡車匹配情況統(tǒng)計(jì)表

3）通過統(tǒng)計(jì)分析2017—2019 年輪胎、柴油單耗數(shù)據(jù)可知：礦坑受背斜影響，卡車運(yùn)距、提升高度不斷增大，輪胎、柴油單耗逐年增加；但是，2018 年生產(chǎn)各環(huán)節(jié)卡調(diào)系統(tǒng)的使用后，卡車的輪胎、柴油單耗持續(xù)呈大幅度上升趨勢(shì)，卡調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化管控作用未體現(xiàn)。2017—2019 年輪胎、柴油單耗情況圖如圖2。

圖2 2017—2019 年輪胎、柴油單耗情況圖

雖然卡調(diào)系統(tǒng)已在安家?guī)X露天礦主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到了應(yīng)用，但是卡車的作業(yè)效率、采運(yùn)設(shè)備的合理匹配及卡車的輪胎、柴油單耗等指標(biāo)沒有明顯改觀。因此，卡調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化資源配置功能未能夠充分開發(fā)利用，安家?guī)X露天礦生產(chǎn)整體效益未有明顯改觀。

1.2 調(diào)度現(xiàn)狀

安家?guī)X露天礦在生產(chǎn)過程中，卡車調(diào)配需要的各種信息如卡車、電鏟等設(shè)備的位置、狀態(tài)等信息，調(diào)度室利用卡調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控、采集。但是由于系統(tǒng)軟件開發(fā)程度低，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不能有效利用，致使安家?guī)X露天礦調(diào)度模式未進(jìn)行有效改進(jìn)，還是以人工調(diào)度、固定配車的方式調(diào)配卡車。根據(jù)設(shè)備效率分析及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有調(diào)度方式影響生產(chǎn)效率的主要因素：

1）現(xiàn)有的調(diào)度方式不夠科學(xué)，只是依靠生產(chǎn)管理人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配車，初始配車就容易出現(xiàn)不合理，車鏟配比不均衡，造成車多鏟少或者鏟多車少；從而造成卡車頻繁調(diào)動(dòng)、待裝待卸時(shí)間增大及燃油、輪胎消耗等，設(shè)備效率得不到充分發(fā)揮，影響礦山整體生產(chǎn)效益。

2）當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件發(fā)生小的變化，且持續(xù)時(shí)間較短，車鏟匹配短時(shí)失衡時(shí)，由于生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)不全面，不能及時(shí)、合理的將需調(diào)配的卡車改派，導(dǎo)致卡車排隊(duì)待裝，配車存在盲目性、隨意性，造成設(shè)備的浪費(fèi)是很大的。

3）當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件發(fā)生較大變化且持續(xù)時(shí)間較長，需要對(duì)卡車進(jìn)行重新調(diào)配時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理人員需逐個(gè)通知要調(diào)整的卡車司機(jī)，這就延長卡車的調(diào)配時(shí)間。通常設(shè)備由現(xiàn)地點(diǎn)轉(zhuǎn)移到其他作業(yè)地點(diǎn)要耽誤大量時(shí)間，影響設(shè)備效率的發(fā)揮[5]。

為了提高露天礦的管理水平，實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)資源的合理配置利用，充分發(fā)揮卡調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)越性，需利用卡調(diào)系統(tǒng)對(duì)露天礦的采裝、運(yùn)輸、卸載全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度方式，改變現(xiàn)有調(diào)度模式，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度。

2 實(shí)時(shí)調(diào)度

實(shí)時(shí)調(diào)度是露天礦卡調(diào)系統(tǒng)的核心，實(shí)時(shí)調(diào)度的好壞將直接影響設(shè)備效率的發(fā)揮、產(chǎn)量計(jì)劃的完成以及整個(gè)礦山的生產(chǎn)經(jīng)營情況，是卡調(diào)系統(tǒng)能否見效的關(guān)鍵所在。

2.1 實(shí)時(shí)調(diào)度理論

實(shí)時(shí)調(diào)度的目的就是用盡可能少的設(shè)備把盡可能多的礦巖從裝載點(diǎn)運(yùn)到卸載點(diǎn)；而調(diào)度工作的核心就是把需要調(diào)度的設(shè)備調(diào)到最需車輛的裝載點(diǎn)或卸載點(diǎn)。從靜態(tài)上看，由于設(shè)備的運(yùn)行速度、裝卸時(shí)間、裝載能力等是一定的，因此，這是一個(gè)車流規(guī)劃問題；從動(dòng)態(tài)上看，由于設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、位置等是隨機(jī)的，因此這又是一個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)車問題[6]。實(shí)時(shí)調(diào)度必須以車流規(guī)劃為基礎(chǔ)，盡量實(shí)現(xiàn)車流規(guī)劃之結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)。

卡車實(shí)時(shí)調(diào)度流程圖如圖3，根據(jù)礦山設(shè)計(jì)形成的道路，以車流規(guī)劃為基礎(chǔ)，露天礦的實(shí)際生產(chǎn)情況約束條件為依據(jù)，并且要根據(jù)系統(tǒng)中出現(xiàn)的隨機(jī)情況按照不同的規(guī)則對(duì)車量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度。實(shí)時(shí)調(diào)度之后必然導(dǎo)致車流規(guī)劃結(jié)果的變動(dòng)，所以要再一次更新車流規(guī)劃程序，得出新的車流規(guī)劃路線[7]。

圖3 卡車實(shí)時(shí)調(diào)度流程圖

2.2 實(shí)時(shí)調(diào)度流程

通常情況下，實(shí)時(shí)調(diào)度分2 階段進(jìn)行：①根據(jù)班計(jì)劃及生產(chǎn)情況對(duì)通往各裝、卸載點(diǎn)的車輛進(jìn)行車流規(guī)劃；②在卡車需要調(diào)度時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況以車流規(guī)劃為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度[8]。

安家?guī)X露天礦根據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)度的理論知識(shí)，并結(jié)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際情況，制定了合理的、操作性強(qiáng)的實(shí)時(shí)調(diào)度流程：

1）接班時(shí)調(diào)度室調(diào)度員根據(jù)卡調(diào)系統(tǒng)車流規(guī)劃結(jié)果，將車鏟匹配方案和設(shè)備運(yùn)行情況，通知給當(dāng)班生產(chǎn)管理人員。

2）生產(chǎn)管理人員初次配車時(shí)根據(jù)調(diào)度報(bào)表，結(jié)合本班組實(shí)際情況，合理規(guī)劃卡車去向；如果出現(xiàn)車多鏟少的情況，及時(shí)安排卡車待命，避免出現(xiàn)卡車待裝，待卸，和盲目找鏟等情況。

3）在生產(chǎn)過程中，當(dāng)生產(chǎn)條件出現(xiàn)變化、車鏟匹配失衡時(shí)，調(diào)度室卡調(diào)系統(tǒng)報(bào)警提示并提出卡車調(diào)配方案，調(diào)度員及時(shí)將生產(chǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)和調(diào)配方案，利用報(bào)話機(jī)簡(jiǎn)潔明了的提供給生產(chǎn)管理人員；生產(chǎn)管理人員根據(jù)掌握的各種信息，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，確定合理的卡車調(diào)配方案，并利用報(bào)話機(jī)上報(bào)至調(diào)度室；調(diào)度員利用卡調(diào)系統(tǒng)信息傳送功能，準(zhǔn)確、快速的將調(diào)度指令發(fā)送至卡車移動(dòng)終端；卡車移動(dòng)終端接收到信息，并啟動(dòng)語音功能提醒給設(shè)備司機(jī)，司機(jī)接收信息后按指令作業(yè)。

4）交班時(shí)，調(diào)度員將最新的車流規(guī)劃方案通知現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理人員，生產(chǎn)管理人員根據(jù)車流規(guī)劃方案將需要調(diào)配的卡車通知調(diào)度員，調(diào)度員利用卡調(diào)系統(tǒng)信息傳送功能，對(duì)卡車進(jìn)行快速調(diào)配至指定地點(diǎn)、交班。

2.3 實(shí)時(shí)調(diào)度應(yīng)用

實(shí)時(shí)調(diào)度的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用必須具備基礎(chǔ)硬件建設(shè)完整、系統(tǒng)軟件車流實(shí)時(shí)規(guī)劃功能實(shí)現(xiàn)及人員熟練操作卡調(diào)系統(tǒng)。安家?guī)X露天礦根據(jù)應(yīng)用條件，積極開展相關(guān)工作，2020 年4 月份實(shí)時(shí)調(diào)度方式在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)得到初步應(yīng)用。

1）2020 年5 月份930E 卡車作業(yè)效率達(dá)到了80%，較原有調(diào)度方式作業(yè)效率提高了6%。5 月1日—5 月7 日930E 卡車作業(yè)效率統(tǒng)計(jì)表見表3。

表3 5 月1 日—5 月7 日930E 卡車作業(yè)效率統(tǒng)計(jì)表

2）2020 年2 月—5 月930E 卡車在運(yùn)距、可用率、實(shí)動(dòng)率等方面運(yùn)行條件整體情況差別不大，但是因?qū)崟r(shí)調(diào)度的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，隨著卡車的作業(yè)效率得到一定提升，產(chǎn)量也在相應(yīng)的提高。930E 卡車2月—5 月卡車運(yùn)行情況見表4，930E 卡車2 月—5月產(chǎn)量情況統(tǒng)計(jì)圖如圖4。

表4 930E 卡車2 月—5 月卡車運(yùn)行情況

圖4 930E 卡車2 月—5 月產(chǎn)量情況統(tǒng)計(jì)圖

實(shí)時(shí)調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用后，卡車減少了待裝、待排時(shí)間及空運(yùn)時(shí)間，作業(yè)效率得到了提升；由于實(shí)時(shí)調(diào)度方式初步運(yùn)行，調(diào)配人員對(duì)流程不熟悉，調(diào)配局部環(huán)節(jié)存在滯后，致使作業(yè)效率提升幅度較小。

3 結(jié)語

安家?guī)X露天礦從運(yùn)輸設(shè)備作業(yè)效率、單耗及采運(yùn)能力匹配情況，分析了原調(diào)度方式的存在的問題，實(shí)施實(shí)時(shí)調(diào)度的必要性。同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)流程，以卡調(diào)系統(tǒng)車流規(guī)劃為前提，制定了實(shí)時(shí)調(diào)度作業(yè)流程，從而增加了設(shè)備的實(shí)際作業(yè)時(shí)間，提高設(shè)備的作業(yè)效率。