Экономико-математическая модель комплексной механизации горных работ на карьерах

К.Ю. Анистратов, д.т.н., руководитель проекта ОАО «ОМЗ»

При проектировании карьера и его реконструкции, а также разработке стратегии технического перевооружения горнодобывающих предприятий решается задача формирования структуры комплексной механизации горных работ в динамике ее развития.

Рассмотрение вариантов принципиально различных технологических решений, ведущих к изменению контуров карьера, порядка развития горных работ в рабочей зоне, а в конечном итоге – календарного графика горных работ, определяет необходимость учета всего комплекса расходов на разработку месторождения.

Процесс формирования вариантов структур комплексной механизации с точки зрения экономики проекта разработки или реконструкции карьера в пределах рассматриваемого комплекса технологических решений затрагивает затраты на приобретение, эксплуатацию, технический сервис, материально- техническое снабжение и другие, связанные непосредственно с функционированием парков карьерной техники.

Рис. 1 Графики зависимости времени работы на линии самосвалов БелАЗ -7548 по каждой единице парка

Рис. 1 Графики зависимости времени работы на линии самосвалов БелАЗ -7548 по каждой единице парка

Каждый тип и модель техники, а главное, каждая единица техники парков горного оборудования в течение срока эксплуатации имеет свой характер изменения времени работы на линии, определяемый ее конструкцией, квалификацией операторов, уровнем технического сервиса и условиями эксплуатации (рис. 1), что в свою очередь определяет изменение всех технико-экономических показателей ее работы и парка в целом, рис. 2. Для каждой конкретной единицы техники существует определенная совокупность динамических рядов производственных, технических и экономических показателей в течение срока эксплуатации машины, которая названа «жизнью машины» [1].

Рис. 2 График изменения коэффициента КТГ парка самосвалов БелАЗ-75131 в зависимости от наработки

Рис. 2 График изменения коэффициента КТГ парка самосвалов БелАЗ-75131 в зависимости от наработки

Жизнь машины – это совокупность динамических рядов производственных, технических и экономических показателей работы конкретной единицы техники в течение срока ее эксплуатации.

Оптимальная структура комплексной механизации определяется в процессе экономико-математического моделирования путем сравнения вариантов динамики каждого из рассматриваемых вариантов структур по критерию оптимизации максимума ЧДД (чистого дисконтированного дохода).

Экономико-математическая модель комплексной механизации горных работ на карьерах основана на совокупности моделей динамики затрат на владение, эксплуатацию, технический сервис каждой единицы оборудования и материально- техническое снабжение парков карьерной техники, что позволяет с высокой точностью подбирать комплекты техники для отдельных технологических потоков, формируя единую эффективную структуру комплексной механизации с учетом прогноза значений показателей работы каждой единицы техники в зависимости от изменения природно- технологических условий разработки и надежности оборудования в течение периода планирования по критерию минимума приведенных затрат.

Особенностью разработанной экономико-математической модели является то, что расчет суммарного дисконтированного денежного потока Зоб v для некоторого v-го варианта от инвестиционной и операционной деятельности основан на использовании моделей динамики технико-экономических показателей работы каждой единицы aijp техники работающих парков ptv = 1 ч Ptv в зависимости от изменения природно-технологических условий и надежности этой единицы, характеризуемой ее временем работы на линии Тtрл ij на период планирования Тпл. При этом для каждого варианта структуры комплексной механизации общая сумма затрат Зобv включает помимо затрат на эксплуатацию Зtvэкijp, на владение Зtv влijp и технический сервис Зtvтсijp (1), затраты на материально-техническое снабжение Зp мтс, а также оснащение и создание инфраструктуры технического сервиса по паркам карьерной техники Зpотс.

Общие затраты Зtv оijp на каждой единице i = 1,2….n, модели j = 1,2…m aijp парка pv отражают эффективность ее работы в период времени t :

Зtvоijp = Зtvэкijp + Зtvтсijp + Зtvвлijp (1)

Экономико-математическая модель формирования структуры комплексной механизации описывается следующим выражением:

Экономико-математическая модель формирования структуры комплексной механизации

Критерием оптимальности является минимум суммарных приведенных затрат:

Зоб → min. (3)

Затраты на эксплуатацию техники Зt эксij включают: затраты на ФОТ операторов, содержание службы эксплуатации техники, электроэнергию, затраты на ГСМ, шины (самосвалы и погрузчики), быстро изнашиваемые части, материалы (экскаваторы, бульдозеры), накладные расходы.

Затраты на эксплуатацию в основном зависят от условий работы в карьере, модели техники и организации ее эксплуатации. Они определяются реальным объемом выполняемых работ (экскавация в м3; транспортирование в ткм; бурение в пм и в м3; вспомогательная техника в моточасах):

Зtэксijp = Ззпtijp+ Зтлtijp + Зрмtijp, руб. (4)

где Ззпijp – затраты на ФОТ операторов, обусловлены структурой парка техники;

Зтлijp – затраты на топливо (для техники с электрическим приводом – затраты на электроэнергию);

Зрмijp – затраты на расходные материалы (зубья ковша, шины, режущие коронки и пр.).

Затраты на технический сервис:

Зtтсij = Зtзпij + Зtтоij + Зtрij, руб. (5)

где Зtзпij – затраты на заработную плату работников службы технического сервиса,

Зtтоij – затраты на плановое техническое обслуживание,

Зtрij – затраты на проведение плановых работ по замене узлов и агрегатов и устранению отказов, включают затраты на запасные части.

Трудозатраты на технический сервис и ремонт техники зависят от срока эксплуатации парка (наработки техники). Чем больший срок эксплуатации парка, тем больше трудозатрат на ремонт, затрат на запасные части и материалы, необходимые для поддержания каждой единицы техники для обеспечения заданного уровня надежности, рис.3.

Рис. 3 Диаграмма изменения затрат на технический сервис электрического канатного экскаватора ЭКГ-15 в течение срока службы Тсс= 175000 ч

Затраты на материально техническое снабжение Зtмтсjp

зависят от неснижаемого объема запасных частей и материалов для обеспечения заданного времени на линии модели j по парку карьерной техники Ptv [3].

Затраты на оснащение службы технического сервиса парка Ptv – Зtотсp включают расходы на приобретение специального оборудования, инструмента, средств диагностики, обучение персонала сервисной службы для парка техники, строительство специальных производственных помещений и зависят от организационной формы управления техническим состоянием парков карьерной техники.

Разработанная экономико-математическая модель является инструментом обоснования оптимального варианта структуры комплексной механизации и ее динамики в течение периода планирования, используемым в разработанном методе формирования структуры комплексной механизации горных работ на карьерах [4].

Разработанный метод формирования структуры комплексной механизации горных работ на карьерах использовался при обосновании стратегии технического перевооружения и проектирования динамики структур комплексной механизации разрезов: Бородинский, Тугнуйский, Черногорский ОАО «СУЭК»; карьеров: «Юбилейный», «Комсомольский» и подземного рудника «Айхал» АК «АЛРОСА» [5].

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:

1. Анистратов К.Ю. Градусов М.С., Стремилов В.Я., Тетерин М.В., Исайченков А.Б. Разработка метода управления техническим состоянием карьерной техники на основе использования компьютерной программы «ЖИЗНЬ МАШИНЫ». Горная промышленность, 2007, № 2, - С. 16-18.

2. Зырянов И.В., Решетников С.В. Опыт эксплуатации самосвалов САТ-777 в Нюрбинском ГОКе. «Горное Дело», 2013№ 1 - С.34-42. http://gornoe-delo.ru/jgd/2013/1/#.

3. Анистратов К.Ю. принципы построения системы технического сервиса. «Горное Дело» № 1 2014 с.56-59. http://gornoe-delo.ru/jgd/2014/1/#

4. Анистратов К.Ю. Разработка стратегии технического перевооружения карьеров. Горная промышленность, 2012, № 4, - С. 2-8.

5. Анистратов К.Ю. , Конопелько С.А.Оптимальный срок службы карьерных одноковшовых экскаваторов с электрическим приводом. Горная промышленность, 2012, № 3, - С. 8-12

Ключевые слова: проектирование карьеров, технологический поток, комплексная механизация карьеров, парк карьерной техники, жизнь машины, экономико-математическая модель.

Журнал "Горная Промышленность" №3 (121) 2015, стр.54