Имитационное моделирование организации рудопотока и управления затратами горнорудного предприятия тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Имитационное моделирование организации рудопотока и управления затратами горнорудного предприятия"

На правах рукописи

ПАНАСЮК ИВАН ПЕТРОВИЧ

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ РУДОПОТОКА И УПРАВЛЕНИЯ ЗАТРАТАМИ ГОРНОРУДНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Специальность 08.00.13 Математические и инструментальные методы экономики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Санкт-Петербург - 2005

Диссертация выполнена на кафедре информационных систем в экономике Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет»

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Брусакова Ирина Александровна

доктор экономических наук, профессор Ватник Павел Абрамович

кандидат экономический наук Житников Дмитрий Евгеньевич

Ведущая организация

ОАО «Институт «Гипроникель»

Защита состоится «26» мая 2005 г. в часов на заседании диссертационного совета К 212.219.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет» по адресу: 191002, ул. Марата, 27, ауд. 324.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет» по адресу: 196084, Санкт-Петербург, Московский пр., 103-а.

Автореферат разослан « » апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат экономических наук профессор

В.М. Корабельников

1. Общая характеристика работы

Актуальность исследования. В настоящее время высокие требования к качеству принимаемых управленческих решений в горнорудном производстве определяют острую необходимость в создании рабочих методик, реализующих формализованные методы оценки управленческих и проектных решений. Одним из важнейших направлений здесь является внедрение в системы управления современных экспертных, аналитических и исследовательских комплексов, основанных на информационных технологиях.

Программные пакеты, используемые сейчас на отечественных горнорудных предприятиях, используют в основе своей статические математические модели, неэффективные при описании динамических процессов, моделировании многовариантности условий залегания и трудно формализуемых факторов различной природы.

Одним из методов, позволяющих преодолеть указанные недостатки, является имитационное моделирование (ИМ). За рубежом разработано большое количество современных систем ИМ, которые используют возможности визуального моделирования и современные технологии диалога и анимации. Но их высокая стоимость и ориентированность на зарубежные стандарты затрудняют использование на отечественных предприятиях. Выход здесь может быть найден в разработке собственных коммерческих симуляторов.

Таким образом, проблема разработки систем ИМ для горнорудных предприятий является весьма актуальной. Её решение позволит повысить эффективность управления горнорудными предприятиями и их конкурентоспособность.

Цель исследования: разработка на основе современных аппаратных и программных средств методики создания и проверки адекватности систем ИМ основных видов деятельности горнорудного предприятия.

Задачи исследования:

- классификация основных видов деятельности горнорудного предприятия;

- анализ основного производства горнорудного предприятия как системы массового обслуживания (СМО);

- разработка имитационной модели, включающей в себя основные операции технологического процесса горнорудного предприятия;

- разработка имитационной модели затрат горнорудного предприятия;

- разработка интегрированной имитационной модели организации рудопо-тока и управления затратами;

- разработка методики проверки адекватности интегрированных имитационных моделей;

- доказательство эффективности использования ИМ при оперативном управлении горнорудным предприятием.

Теоретической и методологической основой исследования являются научные труды в области инструментальных методов и, в частности, ИМ: Б.В. Гнеденко, Б.Я. Советова, С.А. Яковлева, Ю.И. Рыжикова, С.А. Власова, П.А. Ватника, Е.М. Кудрявцева, В.А. Дятлова, В.Н. Соколова, A.A. Емельянова и многих других. В области ИМ горных предприятий следует отметить вклад П.Б. Степанова, A.C. Давидковича, Ш. Отго . Стругула.

При работе над диссертацией использовались методы структурного анализа, имитационного моделирования, теории массового обслуживания.

Для проведения моделирования и обработки статистических данных применялись пакеты прикладных программ GPSS World, Statistica 6.0.

Научная новизна. В ходе проведения исследования были получены следующие результаты, обладающие научной новизной:

- произведена классификация основных видов деятельности горнорудного предприятия с точки зрения формализации их в рамках имитационной модели;

- впервые разработана типовая имитационная модель организации рудопо-тока, совмещающая в себе все основные технологические операции основного производства горнорудного предприятия;

- исследована система учёта затрат горнорудного предприятия как системы массового обслуживания;

- разработана типовая имитационная модель затрат горнорудного предприятия;

- разработана интегрированная имитационная модель организации рудопо-тока и управления затратами, результаты работы которой позволяют производить трансформацию модели транзактов по схеме «руда-деньги»;

- получены вероятностные характеристики наиболее существенных показателей технологического процесса, формирующих затраты горнорудного предприятия.

Объект исследования. Основные виды деятельности горнорудного предприятия на примере подземных рудников ОАО «ГМК «Норильский никель».

Предмет исследования. Транзактный способ ИМ организации рудопото-ка и управления затратами горнорудных предприятий.

Практическое значение работы заключается в том, что предлагаемые модели и методы, реализованные диссертантом в системе ИМ GPSS World, могут быть полезны для решения насущных проблем совершенствования оперативного управления основным производством горнорудных предприятий, стратегического планирования и проектирования подземных рудников с использованием компьютерных информационных систем.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения диссертационного исследования обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях и семинарах Норильского индустриального института в 2002-2003 годах и Санкт-Петербургского государственного инженерно-экономического университета в 2004 году.

Результаты диссертации внедрены в практику работы горнорудных предприятий ЗФ ОАО «ГМК «Норильский Никель» в г. Норильске.

Публикации. Основные положения диссертационного исследования отражены в пяти опубликованных научных работах.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав и 5 приложений. Диссертация изложена на 187 страницах машинописного текста и содержит 28 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 119 наименований.

14* он:»«!..., "ш*

2. Содержание диссертации

В первой главе рассмотрено состояние и перспективы развития объекта исследования и горно-металлургической отрасли. Выделен ряд причин, определяющих высокую актуальность внедрения информационных технологий на отечественных горнорудных предприятиях. Среди наиболее существенных: ухудшение горно-геологических условий разработки месторождений; динамичность процессов; пространственная рассредоточенность оборудования; высокий уровень капитализации работ. На исследуемых предприятиях (рудниках ОАО «ГМК «Норильский никель») существует дополнительный фактор ухудшения экономико-технологических показателей - плановая деконцентрация работ, заключающаяся в приоритетной разработке блоков с высоким содержанием полезных компонентов, что приводит к необходимости вскрытия и поддержания в рабочем состоянии значительно большего числа выработок, чем это требуется при обыкновенной эксплуатации месторождения.

Системы, производящие аналитические расчёты экономических и технических параметров горнопромышленных систем можно разделить на две основные группы: компьютерные информационные системы (КИС) общего назначения и геоинформационные системы (ГИС).

Использование стандартных КИС-продуктов в горнорудном производстве основывается на той предпосылке, что управление промышленными предприятиями различных отраслей состоит из одинакового набора бизнес-процессов: долгосрочного планирования, ведения портфеля договоров, закупок сырья и оборудования, производства продукции и т.д. Тем не менее, такие системы не могут учесть ряда особенностей горного производства. По данным американской организации АРТСЭ, горнорудные предприятия являются отраслью, в которой их внедрение сравнительно малоэффективно.

ГИС позволяют преодолеть ряд недостатков стандартных КИС, так как данные о количественных и качественных параметрах месторождений в них имеют пространственную привязку. Методологическую основу поиска оптимальных решений в ГИС составляют, как правило, методы оптимального программирования. Это ограничивает их возможности, так как модели оптимального программирования имеют более низкую адекватность по сравнению, в частности, с имитационными.

Основными достоинствами имитационных моделей является то, что они позволяют проводить эксперименты на очень сложных системах, с большим количеством внутренних связей, учитывать вероятностный характер параметров систем, динамичность протекания процессов, избегать натурных экспериментов, вычислять параметры и особенности работы ещё не созданной системы, преодолеть проблему неопределённости исходной информации. Поэтому, ИМ выбрано в качестве метода исследования экономических и технических характеристик горнорудного предприятия.

Изучение ряда работ российских исследователей позволяет сделать вывод, что в горнорудной промышленности на сегодняшний день практически отсутствуют современные разработки, основанные на ИМ, а у существующих

систем можно выделить ряд следующих недостатков, не позволяющих рассматривать их в качестве перспективного ядра для КИС:

1) отсутствует одновременный и взаимосвязанный анализ показателей затрат и технологического процесса, что затрудняет принятие обоснованных управленческих и проектных решений;

2) предназначены для технологического процесса угольных шахт;

3) моделируют только локальные участки^технологических схем, а, следовательно, практически не учитывается их взаимное влияние;

4) созданы на устаревших программных и аппаратных платформах, и предназначены для решения узкого круга задач;

5) отличаются низкой гибкостью, предназначены для разового использования и с трудом переносятся как на другие предприятия, так и на изменяющиеся технологические процессы.

Из наиболее удачных разработок следует привести автоматизированную систему имитации рудопотоков АСИМИРА, разработанную на Fortran IV, (Криворожский горнорудный институт, 1979 г.), использующую оригинальную схему унификации технологических элементов, и, поэтому, частично преодолевшую последний из приведённых недостатков. Имитационная модель Кировского рудника ПО «Апатит», реализованная на Assembler и PL/1 (Горный институт Кольского научного центра АН СССР, 1987 г.), допускает проведение экономического анализа.

Как правило, горнорудное предприятие является одним из подразделений горно-металлургической или горно-обогатительной компании. Это приводит к тому, что в бухгалтерском балансе отражается не доход от реализации продукции по рыночной цене, а поступления, равные стоимости получаемых материалов и плановые суммы расходов по прочим статьям затрат и непроизводственным статьям расходов. Использовать их в качестве данных о доходах не вполне корректно. Достоверное определение цены продукции и всех показателей, базирующихся на доходе и объёме реализации в этой ситуации, затруднительно. Следовательно, ключевым показателем в экономическом анализе горнорудных предприятий выступает показатель затрат.

В диссертационной работе показано, что для решения поставленных задач необходима разработка интегрированной имитационной модели, охватывающей основные технологические операции и сопровождающий их процесс формирования затрат. Структурная схема такой модели приведена на рис. 1. В качестве входных данных при ИМ технологического процесса используются: грузоподъёмность транспортных средств, графики работы и количество оборудования; его производительность, показатели простоев; удельный выход руды при БВР, вероятностный и детерминированный характер которых уточняется в обозначениях. На выходе - вероятностные параметры производительности моделируемого технологического процесса, которые одновременно являются входным параметром для модели затрат. Кроме этого, в качестве входных параметров для имитационной модели затрат используются детерминированные нормы расходования ресурсов и их цены.

На выходе из модели снимается совокупность технологических (производительность технологического процесса или отдельных его операций) и экономических параметров (затраты), имеющих вероятностный характер.

Таким образом, предлагаемая структура модели позволяет производить планирование и анализ затрат горнорудного предприятия не на основе нормативных данных, а базируясь на исходных параметрах технологического процесса, преобразованных в показатели его производительности в рамках имитационной модели.

^»Грузоподъёмность трансп средств^» Т>Графики работы оборудования""^^» 3>КЬличество оборудования в ра6оте^> рроизводигпельностьобо!

( Выходные технологические параметры )

, Дгшкшюслъжпершента, уровень детализации, индивидуальные показатели объекта моделирования

§

х

£ X X О к

а" р

* Вероятностные кроме части коэффициентов простоя ( Выходные экономические параметры (затраты)

Условные обозначения

-1 Задаваемые параметры |-

I Вероятностью ^»~2>ДетерцинированныГ^>-

' Рваулйруёйые параметры

Рис. 1. Структура и потоки данных интегрированной модели

Главной особенностью методики создания рассматриваемой интегрированной модели является то, что в ней осуществляется одновременный анализ результатов работы двух имитационных моделей: технологического процесса и затрат. Для создания обеих моделей используется единая базовая методика, начинающаяся с постановки задачи, и оканчивающаяся проверкой адекватности созданных моделей.

В имитационной модели технологического процесса входящим потоком требований являются партии рудной массы, отбитые буровзрывным способом. В качестве единицы измерения (одной заявки) принята одна тонна руды. Обслуживающей системой является совокупность накопительных и транспортных устройств.

Для построения модели структура технологического процесса была формализована путём разложения его на подпроцессы и выделения их взаимосвязей, параметров и состояний с использованием приёмов структурного анализа (СА). Все исследуемые предприятия имеют одинаковую технологию, которая представлена в виде структурной схемы на рис. 2. Как принято в СА, движение

динамических объектов (рудопотока), обозначено здесь сплошной линией, различные виды управляющих воздействий - пунктирной.

Лж

Буровзрывные работы

►|Логрузочно-доставочная|_ машина

Рудоспуск с люковым затвором

Электровозная о тхатка

Опрокидыватель

I.

Бункер с виброгрохотом

йГТ

Дробилка Конвейер Рудоспуск с пластинчатым питателем

£ С

* *

I г-=-1-=->

т* ▼-гН-

Дозатор

Скиповой подъём

Условные обозначения

Рудопотоки

Непосредственное управляющее воздействие персонала Оперативно-диспетчерское управление режимом работы Оперативное воздействие вспомогательных служб Воздействие смежных звеньев

Рис. 2. Структурная схема технологического процесса горнорудного предприятия ОАО «ГМК «Норильский никель»

Формализованное описание позволяет осуществить подготовку математической базы создания имитационной модели. Для каждого этапа транспортировки полезного ископаемого были рассмотрены основные факторы, определяющие производительность работы оборудования, их экономическую классификацию, дополнительные параметры, которые необходимо отразить в модели для адекватного отражения процессов производства.

При анализе технологического процесса горнорудного предприятия как СМО основным понятием является рудопоток - совокупность статических и динамических характеристик транспортируемой руды. Главной особенностью моделирования БВР является то, что они являются не столько элементом транспортной цепочки, сколько генератором рудопотока. Рудопоток в них фактически не присутствует, возникая на конечном этапе работ. Поэтому разработчики систем ИМ ранее не совмещали в одной модели БВР и этапы транспортировки. Для того чтобы такое объединение стало возможно, нами было введено понятие фиктивного рудопотока (ФРП) - движение транзактов до фактического возникновения рудопотока. Свойства ФРП были исследованы, выделен ряд его свойств, которые учитывались при моделировании.

На основе проделанного анализа и формализованного описания отдельных процессов, входящих в модель, создана следующая структурно-функциональная формула агрегированной модели исследуемого предприятия:

(I ПЖ'Е¥) (г-х^хГХдах^ (1)

гДе Т'^, Т'гТ£, тц - транспортирующие элементы буровзрывных

работ (БВР) (1, 2), электровозной откатки (3), опрокидывателя (4), дробилки (5), конвейера (6), скипового подъёма (7);

ЕфЕфЕц},ЕП4 - ёмкостные элементы рудоспуска с люковым затвором (1), бункера с виброгрохотом (2), рудоспуска (3), дозатора (4),; - очереди с характеристиками q\

$ - фиктивный рудопоток;

?ь к,время обслуживания заявок в микромоделях;

g^>g2, суммарная грузоподъёмность транспортирующего элемента;

>7 ь »7 2> •■->>77 - суммарная ёмкость оборудования ёмкостного элемента.

Основу программной реализации имитационной модели составляет трёхуровневый иерархический принцип организации. Верхний уровень, так называемая макромодель, представляет собой основной файл модели то<Зе1^Б, к которому присоединяются файлы технологических операций и вспомогательные, например, файл (var.txt), содержащий описания всех переменных и функций. Второй уровень состоит из моделей отдельных технологических операций, так называемых микромоделей. Каждая из них представляет собой файл, содержащий программный код модели данной операции. Нижним уровнем моделирования являются алгоритмические блоки (алгоритмические единицы, состоящие из нескольких операционных блоков языка моделирования и выполняющие одно законченное преобразование потока заявок).

Несмотря на принципиальные различия в характеристиках, назначении, режимах работы оборудования, микромодели можно разделить на две группы: модели транспортирующих и ёмкостных элементов. Такое разделение при моделировании транспортных систем широко применялось ещё на ранних этапах ИМ. В качестве транспортирующих элементов традиционно выступают устройства, производящие активное перемещение груза (в данном случае -рудной массы) в пространстве. Ёмкостные элементы накапливают груз до определённого уровня, ограниченного размерами ёмкости.

Структура и алгоритм модели предполагают возможность настройки под изменяющиеся технологические процессы, технологии других горных предприятий. При этом в технологическую схему могут добавляться новые звенья или изменятся существующие. Единица относительного модельного времени (ОМВ) равна одной секунде реального времени.

В модели используются следующие виды регулируемых параметров:

1) пр оизводительность оборудования;

2) авар ийные остановки (простои) оборудования. Программно представляют собой блоки дополнительной задержки транзактов (заявок). Исключение составляет модель БВР, в которой задержанные транзакты уничтожаются;

3) суточные почасовые графики работы оборудования.

Перевозка рудной массы транспортирующими элементами модели выражается в задержке потока транзактов в операционных блоках на время и в количествах, равных времени совершения операции транспортировки и грузоподъёмности транспортных средств. К ним относятся погрузо-доставочные

машины, электровозная откатка и т.п. (см. формулу 1). В каждой микромодели предусмотрено задание раздельных параметров производительности и простоев для нескольких типов оборудования.

Рудоспуски, дозатор и бункер моделируются по алгоритму ёмкостного элемента. Основные их блоки работают по алгоритмам, схожим с моделями транспортирующих устройств. Различия заключаются в отсутствии развитой дифференциации причин простоев и моделирования графиков работ.

В ходе разработки имитационной модели затрат рассмотрена применяемая система учёта затрат, которую можно охарактеризовать как типичную для отрасли нормативную систему, не дифференцированную от системы управленческого учёта. Анализ показал, что она может быть представлена в биде различных СМО, но наиболее удобной с точки зрения реализации в системе моделирования является СМО, описываемая по Кендаллу следующей формулой:

М | 0 | 1 | С, (2)

где М- входящий поток (простейший поток);

0 - нулевое время обслуживания;

1 - число обслуживающих приборов в микромодели;

С - число мест для ожидания требований, трансформируемое в величину затрат.

Файлы имитационной модели ] технологического процесса |

Рис. 3. Структурная схема программной реализации имитационной модели затрат горнорудного предприятия

Таким образом, поток транзактов, генерируемый моделью в соответствии с заданными параметрами, накапливается перед единственным обслуживающим прибором, а в момент окончания моделирования одномоментно проходит в макромодель. Результатом проведения СА модели затрат стала структурная схема, позволяющая представить любую систему учёта затрат в виде основных составляющих с детализацией, достаточной для построения имитационной модели.

Структура программной реализации имитационной модели, представлена на рис. 3. Ядро модели реализовано в файле тат.§р8, из которого производятся обращения ко всем прочим файлам. Описания всех переменных и функций

собраны в файле fimk.txt. Отдельные составляющие процесса расчёта затрат представлены в виде файлов расчётных модулей. Они выполнены по единому алгоритму и реализуют в интерпретаторе системы ИМ процесс расчёта затрат, результат которого выражается следующей общей формулой:

с =££<•'+ О)

1-1 J-1 к

где с,''- j-й элемент производственных (Р) затрат г-го технологического звена за промежуток времени L;

с°L - к-й элемент общерудничных затрат (О) за промежуток времени L. п - число технологических звеньев; т - число элементов затрат или статей калькуляции. Представленные в них алгоритмы позволяют производить вычисления по различным методикам учёта затрат.

Динамические объекты эквивалентны величине затрат предприятия, то есть, один транзакт соответствует рублю затрат. Масштаб ОМВ - такой же, как и в модели технологического процесса.

Алгоритм допускает автономную работу модели с использованием данных имитационных экспериментов модели технологического процесса в качестве исходных данных, но структура модели позволяет в дальнейшем производить их объединение в единую модель.

При ИМ рассматривались только производственные затраты, так как они в наибольшей степени динамику производственных процессов объекта моделирования Структурно-функциональная формула модели имеет следующий вид:

C* = i<, (4)

где С* - модель затрат,

с, - микромодель формирования затрат í-ro технологического звена. (Для разработанной модели п = 11 - по количеству технологических операций). Тогда, сумма затрат, начисленная каждой из микромоделей равна:

с>± V; (5)

i-1

где т - количество модулей генерации потока заявок, шт.; hj* - производительность у-го модуля, т/с.

Особое внимание при разработке уделено интеграции работы моделей технологического процесса и затрат. С точки зрения времени возникновения экономические и технологические процессы в производственных системах протекают параллельно, так как огрублённо (без рассмотрения временных лагов): прямые затраты вызываются работой оборудования; косвенные - представляют собой функцию от времени. Но учёт их можно представить как последовательный процесс отражения возникающих затрат в регистрах бухгалтерского или управленческого учёта. Этого же принципа мы придерживались при интеграции модели. Динамические элементы в её рамках являются моделями различных

реальных объектов. Процесс преобразований, которые претерпевают транзакты в интегрированной модели схематично показан на рис. 4.

Удаление части рудолотока

Трансформация рудолотока в затраты

Функция транзакта -модель 1 тонны руды транспортируемой руды

^(транспарпшровка}/

Модель технологического процессе

Функция транзакта-модель 1 рубля затрат

Модель зетрет

Рис. 4. Последовательное преобразование значения динамических элементов в интегрированной модели

В момент генерации транзакт является моделью рудной массы. Причём, на этапе БВР он представляет ФРП, который затем преобразуется в реальный. Затем происходит трансформация функции динамических элементов. Они становятся моделью денежной единицы затрат Этот способ представляется наилучшим средством решения противоречия двойственного характера транзактов в интегрированной модели. Изменение функции транзактов в ходе моделирования не применялось в других имитационных моделях горнорудных предприятий.

Для того чтобы стало возможным проведение имитационных экспериментов на всей интегрированной модели, в неё добавляется файл преобразования «руда-деньги» transfer.txt. Головной файл интегрированной модели объединяет файлы технологической модели и затрат путём их подключения тем же образом, что и в описанных выше моделях.

Структурно-функциональную формулу интегрированной модели можно представить в следующем виде:

(IГ,1Х1'%,ХТЖЖ%ХЦ1Х^ГЛ^Е^^ЛФ®сГ+с2*+...+с,1*, (б) где 0 - символ трансформации транзактов по схеме «руда-деньги».

Методика проверки адекватности. Построенная в системе ИМ модель представляет собой полуфабрикат, который, (в отличие от других методов) не обеспечивает проектировщиков и исследователей соответствующими формализованными средствами их описания. По принятой классификации процесс проверки адекватности разделён на верификацию и валидацию.

Верификация является проверкой того, насколько близка созданная модель реально существующему явлению. Является более общей процедурой, которая сродни отладке любой компьютерной программы. В центре внимания -сама модель и процессы в ней происходящие. Исследователя в большей степени интересует работа модели, правильность реализации алгоритмов, чем соответствие процессов моделируемой СМО реальным процессам объекта.

Валидация - собственно оценка адекватности модели, которая состоит в строгой проверке соответствия модели реальной системе. Сюда входит проверка исходных предположений, на основании которых конструировалась модель, и проверка самого преобразования вход-выход, которое осуществляется при помощи модели.

Верификация модели может быть представлена в виде следующей последовательности операций.

1. Разработка плана работ по верификации с определением перечня тестов производимых на модели, и требований, предъявляемых к ней.

2. Определение тестовых показателей и допустимых погрешностей, которые должны быть получены при выполнении верификационных экспериментов.

3. Установка блоков сбора статистической информации в модель.

4. Проведение имитационных экспериментов согласно плану.

5. Обработка результатов экспериментов, анализ и проверка соответствия запланированных показателей полученным.

6. Корректировка алгоритма модели и занесённых данных с целью устранения имеющихся несоответствий. Кроме этого, здесь делается вывод о необходимости проведения нового цикла исследований.

7. Корректировка необходимого объёма дальнейших исследований. Этап проводится только в случае положительного решения о необходимости продолжения исследований.

8. Повторение пунктов 4-7 с новыми данными.

Так как модель имеет многоуровневую иерархическую структуру, то производится поэтапная верификация: вначале верифицируются отдельные микромодели, затем верификации подвергается макромодель.

Общую методику валидации для различных моделей создать затруднительно, так как перечень и особенности проведения валидационных экспериментов в значительной степени зависят от характеристик моделируемой системы и назначения модели. Рассмотрим методику валидации, использовавшуюся при настройке модели горнорудного предприятия. Практика показала, что собственно валидация производится на последнем этапе, которому предшествуют предварительные операции по настройке модели.

1. Определение базовых параметров работы отдельных технологических звеньев и соответствующих им микромоделей. Состоит из следующих операций: определение источников данных; сбор статистических показателей работы оборудования; оценка их достоверности; расчёт вероятностных характеристик.

2. Занесение полученных параметров в модель. Проверка работоспособности микромоделей в отдельности и полной модели.

3. Собственно валидация:

1) выполнение предварительных тестов, не связанных напрямую с характеристиками исследуемого предприятия. Например: определение участка «разогрева» модели для исключения неустановившихся режимов; масштабирование временных параметров в зависимости от выбранного шага моделирования. Ставит целью подготовить исходные условия для проведения основной серии экспериментов на втором этапе;

2) выполнение запланированного перечня тестов по проверке соответствия статистических характеристик имитационной модели соответствующим характеристикам исследуемого предприятия. Из проводившихся экспериментов можно привести: адекватность объёма и статистических характеристик генерации транзактов; соответствие частоты и длительности общих простоев расчётным; адекватность моделирования редких событий;

3) выполнение заключительной серии тестов, направленных на подтверждение выводов, сделанных на основе экспериментов второго этапа валидации. Включает эксперименты по многократному повторению проведённых экспериментов со смещенными значениями датчиков псевдослучайных чисел с целью исключения случайных положительных результатов моделирования. К этой же группе относятся такие дополнительные эксперименты как тест Тьюринга в отношении итоговых показателей имитационного эксперимента и аналогичных показателей реальной производственной системы.

Верификация и валидация модели проводились в соответствии с кратко описанными выше методиками.

На основании рассмотренных требований, предъявляемых к моделям и основных методических приёмов проверки адекватности были разработаны перечни верификационных тестов и совокупность показателей, достижение которых позволяет сделать однозначный вывод о достаточном уровне адекватности модели. Для технологической модели разработано три перечня экспериментов: для модели БВР, транспортирующего и ёмкостного элементов.

В модели затрат все микромодели выполнены по единому алгоритму, поэтому полный перечень верификационных экспериментов проводился только для одной из них. Из всех показателей, определяющих СМО, в модели затрат определяющее значение имеют режимы поступления заявок. Это упрощает задачу верификации. Перечень экспериментов для модели затрат выглядит так: правильность прохождения транзактов через основные алгоритмические блоки; правильность работы алгоритма запирания одноканального устройства; правильность работы алгоритма удаления транзактов, пришедших после расчётного периода; правильность работы алгоритма временного наращения.

При проведении верификационных экспериментов в каждом случае отклонения модельных данных производился анализ причин, и принималось решение о проведении дополнительных исследований, либо об изменении алгоритма модели с целью устранения несоответствий.

В качестве объекта настройки выбрано одно из исследованных горнорудных предприятий. Настраивались модели первых четырёх этапов технологического процесса. Для моделей БВР, рудоспусков и электровозной откатки изучены статистические данные работы за 90 смен. Для модели ПДМ исследованы статистические показатели за 150 смен. Все простои подразделены на три группы:

1) общие простои, фиксируемые как таковые при учёте производительности на руднике;

2) простои, связанные с организационными причинами (праздничные дни);

3) простои, связанные с внешними аварийными причинами, охватывающие всё оборудование.

Основные показатели технологического оборудования, подвергавшиеся исследованию и используемые в моделях:

- графики работы оборудования. Заносились фактические данные, переведённые в единицы ОМВ;

- число единиц оборудования в работе. Для БВР задавалась в штуках, для остальных микромоделей - переводилась в удельную грузоподъёмность, т;

- удельная производительность оборудования. Так как в модели БВР она использовалась в качестве одной из составляющих функции генерации транзактов, то производительность задавалась в шпм/ч. Для остальных этапов технологического процесса показатель переводился в длительность цикла доставки по формуле:

Г,= 3600*^, (7)

Я*

где gK - грузоподъёмность одной машины, т;

qy0 - удельная производительность одной машины, т/ч.

- длительность одного простоя общей группы, единицы ОМВ. Показатель задавался вероятностно в виде эмпирического закона распределения с помощью дискретной кусочно-линейной функции GPSS, либо, если удавалось подобрать стандартный закон распределения, с помощью соответствующей функции распределения GPSS;

- период возникновения простоев общей группы, единицы ОМВ. Задавался вероятностно, с помощью функции показательного распределения GPSS;

- коэффициент простоев общей группы.

Для БВР дополнительно заданы показатели:

- удельного выхода руды по видам работ, т/шпм. Задавался вероятностно в виде дискретной кусочно-линейной функции GPSS;

- задержка рудопотока на время вентиляции забоев после взрывных работ, единицы ОМВ. Задавался детерминировано;

- задержка взрывных работ по организационно-технологическим причинам, единицы ОМВ. Задавался вероятностно.

Для удобства анализа данные о прямых затратах заносились в модель по шести статьям, как и в сметах затрат на исследуемых предприятиях:

1) материалы;

2) топливо;

3) энергия на технологические цели;

4) заработная плата производственных рабочих с начислениями на неё;

5) амортизация основного технологического оборудования;

6) расходы на эксплуатацию основного технологического оборудования.

Косвенные затраты моделировались одной статьёй.

Типичный перечень валидационных тестов включал в себя следующие этапы.

1. Адекватность алгоритма работы оборудования (объёма генерации транзактов - для модели БВР). Включал в себя такие тесты как: валидация

общего объёма перевозок; соответствие формы распределения времени обслуживания; проверка соответствия объёмов входящего и исходящего рудопотоков; исследование распределения выходящего рудопотока;

2. Соответствие расчётным показателей частоты и длительности общих простоев (четыре базовых теста).

3. Адекватность моделирования редких событий.

4. Правильность работы алгоритма перенаправления транзактов, выходящих из модели в межсменный промежуток.

5. Тест Тьюринга с целью подтверждения экспертами адекватности временного распределения производительности оборудования.

6. Соответствие общего объёма полученных затрат расчётному.

7. Контроль ежесуточного выпуска транзактов из микромоделей затрат.

8. Адекватность алгоритма временного наращения затрат.

Относительная погрешность моделирования по показателям технологического процесса - 0,82 %, по показателям затрат - 0,37%. На основании частных выводов по проведённым тестам сделано итоговое заключение об адекватности интегрированной модели.

После проведения операций по валидации рассмотрен пример практического использования интегрированной модели. Рассматриваемая задача минимизации последствий аварийной ситуации на руднике является типичной для изучаемого предприятия. Аналогичные ситуации происходили на нём неоднократно, что позволяет использовать опыт их решения в качестве базовых вариантов для имитационных исследований, а также воспользоваться анализом развития реальных ситуаций для моделирования действий по их ликвидации.

Краткое описание ситуации: на откаточном горизонте рудника произошёл горный удар на сопряжении трёх выработок. Это привело к их перекрытию и затруднило откатку руды с шести рудоспусков участков № 5 и 8. Маневрирование по оставшимся выработкам сильно замедляет скорость откатки, и делает практически невозможной одновременную работу нескольких электровозных партий. Непосредственно с блокированных рудоспусков перевозится 56,3 % полезного ископаемого горизонта. Расчётное время устранения аварийной ситуации - 25 дней.

При формулировании исходных условий моделирования разыгрывались ситуации, соответствующие реальным условиям производства и практике принятия решений в аналогичных ситуациях:

1) выделение одной электровозной партии для доставки руды из рудоспусков, к которым затруднён доступ. Дополнительных затрат мероприятие не требует. Незначительное отставание в нормативной производительности партии в течение 25 дней не приводит к переполнению рудоспусков. Отставание в производительности полностью компенсируется после ликвидации аварийной ситуации;

2) перевод части производственных мощностей с обслуживающим персоналом участков 5 и 8 на забои участка 4. При этом варианте наблюдаются некомпенсируемые потери рабочего времени в размере 6 смен;

3) перевод производственных мощностей в пределах участков 5 и 8 на забои, из которых доставка осуществляется на рудоспуски, не блокированные горным ударом. Некомпенсируемые потери рабочего времени составят не более двух смен, но это потребует временно производить горно-подготовительные работы в большем объёме, что несколько снижает производительность.

Интерпретируя результаты экспериментов для первого варианта можно сделать следующие выводы: среднее время переполнения рудоспусков составило 153,6 часа. Таким образом, предположение о том, что данное решение не окажет заметного влияния на работу участков обслуживаемых блокированными рудоспусками, оказалось неверным. Коэффициент использования составов снизился с 0,613 до 0,453. Средняя производительность горизонта за рассматриваемое время снизилась на 28,5 %, цеховая себестоимость повысилась на 31,6 % и составила 1151,97 руб./т.

По второму варианту: переполнения рудоспусков зафиксировано не было. Средняя производительность горизонта за рассматриваемое время снизилась на 7,4 %, цеховая себестоимость повысилась на 6,5 % и составила 931,78 руб./т.

По третьему варианту: переполнения рудоспусков зафиксировано не было. Средняя производительность горизонта снизилась на 14,5 %. Соответственно, цеховая себестоимость за указанное время повысилась на 13,9 % и составила 997,27 руб./т.

Полученные данные практически полностью противоречат прогнозу. Так, выяснилось, что наиболее производительным является второй вариант размещения техники. Ему же соответствуют наименьшие затраты. В то же время, первый вариант, как самый простой в реализации, и не приводящий к снижению производительности, показал наиболее низкую производительность, высокую себестоимость продукции и переполнение рудоспусков.

В первом варианте исследований низкие результаты производительности и себестоимости при соблюдении условия обеспеченности СБУ и ПДМ работами в течение всех ремонтных работ будут впоследствии практически полностью компенсированы адекватным ростом производительности и снижением себестоимости за счёт увеличения перевозок этапа электровозной откатки. Аналогичная ситуация - при проведении мероприятий по второму варианту исследований. Здесь ожидается компенсация до 83 % недополученной продукции с одновременным снижением себестоимости. В то же время, снижение на 6,5 % производительности горизонта во втором варианте в дальнейшем не компенсируется.

На основании этого можно сделать следующие выводы. Выбор конкретного варианта мероприятий нужно проводить, исходя из приоритетных целей управления. В случае необходимости достичь максимальной производительности и наименьших затрат именно в рассматриваемый промежуток времени (например, в конце отчётного периода, для улучшения в нём показателей) наиболее приемлем второй вариант.

При стремлении к оптимизации показателей на более длительном интервале времени следует остановить выбор на комбинации первого и третьего вариантов. Для подтверждения этой гипотезы произведены дополнительные

эксперименты, на основании которых выбран оптимальный вариант, заключающийся в частичном переводе перевод на неблокированные забои пятого-восьмого участков буровой техники (а именно, пневматической СБУ и гидравлической СБУ для пик). Снижение производительности по горизонту при этом варианте составляет 24,6 %, что на 18,5 % ниже, чем при наиболее высокопроизводительном втором варианте мероприятий основной серии. Но, в отличие от последнего, только 4,1 % снижения производительности будет невосполнимым. После восстановления нормальной транспортной схемы всё накопленное в рудоспусках полезное ископаемое будет перевезено с незначительными затратами, и, таким образом, отставание в производительности окажется компенсированным. Соответственно, снизится и себестоимость продукции.

Использование имитационной модели позволило оценить последствия использования основных вариантов корректировки технологической схемы в связи с возникновением аварийной ситуации на откаточном горизонте до принятия практических решений. Спектр предоставленной статистической информации более широк по сравнению с традиционными источниками, используемыми в оперативном управлении на горнорудных предприятиях, что позволяет в ограниченные сроки принимать обоснованные решения и предсказывать их технологические и экономические последствия.

3. Основные результаты и выводы

На основании проведенных исследований можно отметить следующие полученные автором результаты:

- произведена классификация основных видов деятельности горнорудного предприятия с точки зрения формализации их в рамках имитационной модели;

- впервые создана имитационная модель, совмещающая в себе все основные технологические операции, включая буровзрывные работы;

- исследована система учёта затрат горнорудного предприятия как системы массового обслуживания;

- создана типовая имитационная модель затрат горнорудного предприятия;

- разработан алгоритм интеграции имитационных моделей рудопотока горного предприятия и затрат, результаты работы которого позволяют производить трансформацию модели транзактов по схеме «руда-деньги»;

- разработана методика проверки адекватности имитационных моделей.

Применяя предлагаемые автором методики и разработанные модели,

горнорудные предприятия могут использовать их в качестве ядра компьютерных информационных систем для экспресс-анализа управленческих решений и адаптивного управления бизнес-процессами горнорудных предприятий.

4. Публикации по теме диссертации

1. Векслер Л.Б., Панасюк И.П. Влияние вспомогательных служб на производительность самоходного оборудования рудников // Объединённый научный журнал. - 2003. -№11.- 0,4/0,3 п.л.

2. Векслер Л.Б., Панасюк И.П. К вопросу об оптимизации основного производства на горнорудных предприятиях // Экономика и финансы. - 2003. -V» 7(29). - 0,8/0,5 пл.

3. Панасюк И.П. Особенности имитационного моделирования буровзрывных работ на горных предприятиях. Экономика и управление 2003 г.: Сборник статей / Норильский индустр. ин-т. Норильск, 2004. -1,3 п. л.

4. Цырульник Р.П., Векслер Л.Б., Панасюк И.П. Компьютерное моделирование основного производства горнорудных предприятий. Экономика и управление 2003 г.: Сборник статей / Норильский индустр. ин-т. Норильск, 2004. -1,0/0,5 пл.

5. Векслер Л.Б., Панасюк И.П. Применение имитационных математических моделей для анализа основной производственной деятельности горного предприятия. Экономика и управление 2003 г.: Сборник статей / Норильский индустр. ин-т. Норильск, 2004. - 1,0/0,7 п.л.

г

и

Подписано в печать Формат 60x84 V Печ. л. О- Тираж /ОД эр. Заказ

ИзПК СПбГИЭУ. 191002, Санкт-Петербург, ул Марата, 31

»

1-8609

РНБ Русский фонд

2006-4 5836

i

)*

/

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Панасюк, Иван Петрович

Введение.

1. Методология исследования технологических и экономических структур горнорудного предприятия.

1.1. Анализ состояния и перспектив развития горнорудной промышленности.

1.2. Анализ экономико-математических методов, используемых в управлении бизнес-процессами горнорудных предприятий.

1.3. Выбор метода исследования и структуры модели.

Выводы к главе. к 2. Теоретические основы моделирования деятельности горнорудного предприятия.

2.1. Анализ структуры и методики создания интегрированной модели.

2.2. Методика создания имитационных моделей организации рудопотока и управления затратами.

2.3. Интеграция моделей организации рудопотока и управления затратами.

2.4. Методика проверки адекватности.

Выводы к главе.

3. Методика проведения имитационного эксперимента.

3.1. Верификация интегрированной имитационной модели организации рудопотока и управления затратами.

3.2. Валидация интегрированной имитационной модели организации рудопотока и управления затратами.

3.3. Решение задачи оптимального размещения технологического оборудования с использованием предлагаемых имитационных моделей.

Выводы к главе.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Имитационное моделирование организации рудопотока и управления затратами горнорудного предприятия"

Актуальность исследования.

Управление современным высокотехнологичным горнорудным производством превзошло тот уровень, когда решения принимались на основании интуитивных оценок или элементарных расчётов. Высокие требования к качеству принимаемых управленческих решений требуют создания рабочих методик, механизмов и процедур, реализующих формализованные методы оценки управленческих и проектных решений. Одним из важнейших направлений здесь является внедрение в системы управления современных экспертных, аналитических и исследовательских комплексов, основанных на информационных технологиях.

За последние десятилетия условия хозяйствования отечественных горнорудных предприятий в корне изменились. Внешняя среда характеризуется обострением конкурентной борьбы на рынках цветных металлов. Свидетельством тому являются периодические обвальные снижения цен. В этой ситуации удержание достигнутых позиций - залог выживания и успешного развития -невозможно без активных усилий, направленных на комплексное преобразование систем управления предприятиями в соответствии с международными стандартами, и создания на этой основе гибкого высокорентабельного производства.

Программные пакеты, применяемые сейчас на отечественных горнорудных предприятиях, используют в основе своей статические математические модели, хотя и наиболее разработанные, но неэффективные при описании динамических процессов, моделировании многовариантности условий залегания и разработки, обилии трудно формализуемых факторов различной природы.

Одним из методов, позволяющих преодолеть указанные недостатки, является имитационное моделирование (ИМ). Компьютерные системы позволяют создать на его основе инструмент, способный при оперативном и стратегическом управлении определять оптимальные параметры технологических схем, выявлять «узкие места» и резервы производства, прогнозировать последствия аварийных ситуаций. Достоверная и своевременная техническая информация позволяет производить экономическую оценку последствий принимаемых решений, в том числе и в автоматическом режиме.

За рубежом разработано огромное количество современных систем ИМ. Они используют возможности визуального моделирования и современные технологии диалога и анимации. Используя их, пользователь имеет возможность, не отвлекаясь на особенности той или иной системы моделирования, полностью погружаться в предметную область. К сожалению, их высокая стоимость и ориентированность на зарубежные стандарты затрудняют использование на отечественных предприятиях, особенно горнорудных, обладающих рядом специфических характеристик. Выход здесь может быть найден в разработке собственных коммерческих симуляторов, базирующихся на обширных отечественных разработках.

В России имеется богатый опыт ИМ, ряд собственных теоретических и практических разработок. Существенный вклад в развитие теории ИМ и его практического применения внесли следующие учёные и специалисты: Б в.Гнеденко [28]' Б .Я. Советов [88, 89], Ю.И. Рыжиков [83, 84], С.А. Власов [20], Е.М. Кудрявцев [60], Р.В. Соколов [14, 90, 91], А.А. Емельянов [37, 38] и многие другие. В области ИМ горных предприятий следует отметить вклад П.Б. Степанова [93], А.С. Давидковича [30, 31, 40, 97], Ш. Отгонбилэга [31], B.JI. Конюха [54, 55, 94], Д.Р. Стругула [94, 119]. Из исследований вероятностных характеристик работы горного оборудования на Норильских рудниках можно выделить работу В.И. Штеле и Я.Я. Кусиньша [109]. Работы этих авторов использовались при выполнении исследований и написании диссертации.

Анализ отечественных разработок позволяет сделать вывод, что основная масса исследований в области ИМ посвящена угольным шахтам, либо рудникам с конвейерными транспортными системами. Как правило, моделировались локальные участки технологических комплексов, а, следовательно, практически не учитывалось их взаимное влияние. Экономический анализ также производился фрагментарно, для отдельных этапов технологического цикла. Он не соответствует современному уровню развития горнодобывающих технологий и требованиям управленческого учёта.

Существуют только две разработки, которые в какой-то мере лишены указанных недостатков. Это система имитации рудопотоков АСИМИРА (Криворожский горнорудный институт, 1979 год) и система машинного расчёта и оптимизации горнотранспортных процессов «Синтранс» (Карагандинский политехнический институт, 1978 год). Но и их нельзя считать полноценными системами, так как они базируются на устаревших программных и аппаратных платформах, отличаются низкой гибкостью, предназначены для разового использования и с трудом переносятся на другие горные предприятия либо на изменяющиеся технологические процессы.

Таким образом, проблема разработки систем имитационного моделирования для горнорудных предприятий является весьма актуальной. Её развитие позволит повысить эффективность управления горнорудными предприятиями и их конкурентоспособность.

Целью исследования является разработка на основе современных аппаратных и программных средств методики создания и проверки адекватности систем ИМ основных видов деятельности горнорудного предприятия.

Задачи исследования:

- классификация основных видов деятельности горнорудного предприятия;

- анализ основного производства горнорудного предприятия как системы массового обслуживания;

- разработка имитационной модели включающей в себя основные опера-т ции технологического процесса горнорудного предприятия;

- разработка имитационной модели затрат горнорудного предприятия;

- разработка интегрированной имитационной модели организации рудопо-тока и управления затратами; разработка методики проверки адекватности интегрированных имитационных моделей;

- доказательство эффективности использования ИМ при оперативном управлении горнорудным предприятием.

Объект исследования. Основные виды деятельности горнорудного предприятия на примере подземных рудников ОАО «ГМК «Норильский никель».

Предмет исследования. Транзактный способ ИМ организации рудопото-ка и управления затратами горнорудных предприятий.

Методика исследования.

Основу исследования составляют труды отечественных и зарубежных учёных в области экономико-математических методов, имитационного и компьютерного моделирования, организации производства и экономики горных предприятий, отчётные и статистические данные о работе горнорудных предприятий.

При работе над диссертацией использовались методы структурного анализа, имитационного моделирования процессов производственных систем, теории массового обслуживания.

Научная новизна.

В ходе проведения исследования были получены следующие результаты, обладающие научной новизной:

1. произведена классификация основных видов деятельности горнорудного предприятия с точки зрения формализации их в рамках имитационной модели;

2. впервые разработана типовая имитационная модель организации рудопо-тока, совмещающая в себе все основные технологические операции основного производства горнорудного предприятия;

3. исследована система учёта затрат горнорудного предприятия как системы массового обслуживания;

4. разработана типовая имитационная модель затрат горнорудного предприятия;

5. разработана интегрированная имитационная модель организации рудопо-тока и управления затратами, результаты работы которой позволяют производить трансформацию модели транзактов по схеме «руда-деньги»;

6. получены вероятностные характеристики наиболее существенных показателей технологического процесса, формирующих затраты горнорудного предприятия.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что предлагаемые модели и методы могут быть полезны для решения насущных проблем совершенствования оперативного управления основным производством горнорудных предприятий, стратегического планирования и проектирования подземных рудников с использованием компьютерных информационных систем.

Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях и семинарах Норильского индустриального института в 2002-2003 годах и Санкт-Петербургского государственного инженерно-экономического университета в 2004 году.

Результаты диссертации внедрены в практику работы горнорудных предприятий ЗФ ОАО «ГМК «Норильский Никель» в г. Норильске.

Публикации. Основные положения диссертационного исследования отражены в пяти опубликованных научных работах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав и пяти приложений. Диссертация изложена на 187 страницах машинописного текста и содержит 28 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 119 наименований.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Панасюк, Иван Петрович

Основные результаты работы:

1. Исследован опыт создания и эксплуатации компьютерных информационных систем в организации рудопотока и управлении затратами горнорудных предприятий. Компьютерные системы, внедрённые на отечественных горнорудных предприятиях, являются технически и программно устаревшими. Существующие программные пакеты используются крайне узко. Отечественные и зарубежные разработки не позволяют эффективно использовать информационные системы распространенных международных стандартов из-за специфических особенностей горнорудного производства. Выход может быть найден во внедрении ИМ - наиболее перспективного метода, способного решать широкий круг прикладных задач горнорудного производства с учётом большого количества внутренних связей, оперировать вероятностныеми характеристиками производственных систем, учитывать динамичность протекания процессов и преодолеть проблему неопределённости исходной информации.

Существующие отечественные разработки в этой области на основе ИМ имеют ряд существенных недостатков, не позволяющих рассматривать их в качестве перспективного ядра для информационных систем, так как они: не предполагают анализа экономических последствий от управляющих воздействий; предназначены для угольных шахт, либо рудников с конвейерными транспортными системами; моделируют локальные участки технологических цепочек горных предприятий, а, следовательно, не учитывают их взаимного влияния; созданы на алгоритмических ЯВУ, либо на примитивных отечественных системах моделирования, представляющих наборы процедур на ЯВУ и предназначенных для решения узкого круга задач. Последняя комплексная разработка датируется 1987 годом; отличаются низкой гибкостью, предназначены для разового использования и с трудом переносятся на другие горные предприятия либо на изменяющиеся технологические процессы.

2. Исследованы основные виды деятельности, а именно технологической процесс и учёт затрат горнорудного предприятия как системы массового обслуживания, и с точки зрения их формализации в информационных системах, построенных на системах ИМ.

3. Разработана концепция интеграции имитационных моделей организации рудопотока и управления затратами в рамках единой модели, производящей анализ экономических показателей на основе задаваемых характеристик технологического процесса, с учётом двойственного характера их динамических элементов. При этом предусмотрена также возможность раздельной работы как экономической и технологической моделей, так и их отдельных структурных элементов.

4. Впервые создана типовая имитационная модель организации рудопотока (совокупности статических и динамических характеристик транспортируемой руды), совмещающая в себе все основные технологические операции горнорудного предприятия, включая буровзрывные работы. Главной особенностью моделирования буровзрывных работ является то, что они являются не столько элементом транспортной цепочки, сколько генератором рудопотока. Рудопоток в них фактически не присутствует, возникая на конечном этапе работ. Поэтому разработчики систем ИМ ранее не совмещали в одной модели буровзрывные работы и этапы транспортировки. Для того чтобы такое объединение стало возможно, было введено понятие фиктивного рудопотока — движения транзактов до фактического возникновения рудопотока. Свойства фиктивного рудопотока были исследованы, выделен ряд его свойств, которые учитывались при моделировании.

5. Создана типовая имитационная модель затрат горнорудного предприятия, использующая в качестве исходных данных не только стоимостные и нормативные показатели расходования ресурсов, но и результаты работы имитационной модели организации рудопотока.

6. Интегрированная модель организации рудопотока и управления затратами реализована в системе ИМ GPSS World. Структура программной реализации созданных имитационных моделей позволяет легко перенастраивать модели на изменения технологического процесса, альтернативные системы учёта затрат и другие горнорудные предприятия.

7. Построенная интегрированная модель прошла проверку на адекватность и показала удовлетворительный уровень достоверности результатов моделирования, адекватную реакцию на изменение управляющих сигналов. В ходе настройки созданных имитационных моделей на показатели исследуемых горнорудных предприятий и проверки их адекватности получены вероятностные характеристики наиболее существенных показателей технологического процесса, формирующих затраты горнорудного предприятия.

8. С помощью построенной модели была проведена серия имитационных экспериментов по поиску оптимального варианта ликвидации аварийной ситуации на откаточном горизонте. В ходе имитационных экспериментов была получена развёрнутая техническая характеристика последствий всех предложенных вариантов, а также их экономические последствия в виде динамики изменения себестоимости продукции за исследуемый период. Путём последующего анализа были выделены сильные и слабые стороны предлагаемых вариантов, даны рекомендации относительно преимуществ их использования в зависимости от приоритетных целей управления. Были также предложены собственные варианты, на основе которых после серии дополнительных исследований был выбран оптимальный.

Работа по созданию имитационной модели горнорудного предприятия является начальным этапом исследований по созданию аналитической системы на базе данной технологии. Целый ряд вопросов нуждается в дальнейшей разработке и уточнении. К ним можно отнести вероятностные характеристики работы горного оборудования и его простоев, совершенствование методики валидации имитационных моделей, разработка интерактивной оболочки, упрощающей проведение имитационных экспериментов.

Хочется выразить уверенность, что метод имитационного моделирования и созданные модели займут заслуженное высокое место в арсенале специалистов и руководителей горнорудных предприятий, помогут решать вопросы корректировки технологических параметров, оптимального размещения техники и взаимодействия участков, прогнозировать последствия аварийных ситуаций в оперативном и стратегическом управлении.

Заключение