黑龙江科技学院黑龙江科技学院 系统工程研究所系统工程研究所1产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军 煤矿生产系统是一个统一、协调的整体，煤矿生产系统是一个统一、协调的整体，采掘、通风、供电、排水、提升、运输等主要采掘、通风、供电、排水、提升、运输等主要生产环节应充分发挥其功能。煤矿生产能力核生产环节应充分发挥其功能。煤矿生产能力核定是以煤矿最薄弱的生产环节能力作为最终的定是以煤矿最薄弱的生产环节能力作为最终的核定生产能力，所有煤矿必须按核定能力进行核定生产能力，所有煤矿必须按核定能力进行生产，严禁超能力、超强度、超定员生产。由生产，严禁超能力、超强度、超定员生产。由于煤矿在按核定生产能力生产过程中部分或者于煤矿在按核定生产能力生产过程中部分或者大部分环节的生产能力有富余，造成了生产系大部分环节的生产能力有富余，造成了生产系统（环节）功能的浪费。统（环节）功能的浪费。 2产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军 当生产环节的能力富余比例在当生产环节的能力富余比例在10%10%以内时，以内时，可以认为是合理的；当能力富余比例大于可以认为是合理的；当能力富余比例大于10%10%时，需要对该生产系统能力进行优化，减少功时，需要对该生产系统能力进行优化，减少功能的浪费，使该生产系统能够充分发挥各自的能的浪费，使该生产系统能够充分发挥各自的功能。功能。3产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军1 1 研究方法的提出研究方法的提出 为了对煤矿生产系统能力优化进行研究，为了对煤矿生产系统能力优化进行研究，首先对煤矿生产能力进行评估与核定，然后对首先对煤矿生产能力进行评估与核定，然后对煤矿生产系统能力进行分析，选择能力富余比煤矿生产系统能力进行分析，选择能力富余比例大于例大于10%10%的环节作为研究对象，建立煤矿生产的环节作为研究对象，建立煤矿生产系统能力优化方案，最后运用价值工程中的方系统能力优化方案，最后运用价值工程中的方案评价方法对煤矿生产系统能力优化方案进行案评价方法对煤矿生产系统能力优化方案进行价值分析和评价，评选出最优方案。将选出的价值分析和评价，评选出最优方案。将选出的最优方案作为实施方案进行实施。最优方案作为实施方案进行实施。4产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2 2 能力核定及生产系统能力优化模型能力核定及生产系统能力优化模型2.1 2.1 煤矿生产能力评估煤矿生产能力评估 煤矿生产能力评估主要是采用类比法对煤煤矿生产能力评估主要是采用类比法对煤矿的地质条件、设备条件、技术条件、管理水矿的地质条件、设备条件、技术条件、管理水平、煤炭市场需求条件等客观条件进行综合分平、煤炭市场需求条件等客观条件进行综合分析，评估出煤矿的合理生产能力，作为煤矿在析，评估出煤矿的合理生产能力，作为煤矿在客观条件下的目标生产能力。客观条件下的目标生产能力。5产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.2 2.2 煤矿生产能力核定煤矿生产能力核定 煤矿生产能力核定标准及相关计算公式均煤矿生产能力核定标准及相关计算公式均参照煤矿生产能力管理办法中的煤矿生产参照煤矿生产能力管理办法中的煤矿生产能力核定理论。能力核定理论。6产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3 2.3 基于基于VEVE的煤矿生产系统能力优化的煤矿生产系统能力优化VEVE是价值工程（是价值工程（Value EngineeringValue Engineering）的简）的简称，是称，是19471947年由美国通用电器公司工程师拉里年由美国通用电器公司工程师拉里麦尔斯（麦尔斯（LDMilesLDMiles）首先提出并研究的。）首先提出并研究的。基于基于VEVE的煤矿生产系统能力优化主要是针的煤矿生产系统能力优化主要是针对煤矿提升系统、井下排水系统等生产系统对煤矿提升系统、井下排水系统等生产系统（环节）的生产能力进行分析，根据分析结果（环节）的生产能力进行分析，根据分析结果提出一系列优化方案。利用价值工程方案评价提出一系列优化方案。利用价值工程方案评价方法对优化方案进行评价，选择出最优方案。方法对优化方案进行评价，选择出最优方案。 7产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.1 2.3.1 煤矿生产系统能力分析煤矿生产系统能力分析（1）能力分析）能力分析A0P0 ：煤矿核定生产能力过小，各生产：煤矿核定生产能力过小，各生产环节没有充分发挥其功能，造成功能和成本的环节没有充分发挥其功能，造成功能和成本的浪费，需要对煤矿生产系统进行改造，对生产浪费，需要对煤矿生产系统进行改造，对生产系统能力进行优化；系统能力进行优化； A0P0 ：煤矿核定生产能力较为合理，但：煤矿核定生产能力较为合理，但是仍需要对整个煤矿生产系统进行综合分析和是仍需要对整个煤矿生产系统进行综合分析和评价，对不合理的环节进行改造。评价，对不合理的环节进行改造。 8产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.1 2.3.1 煤矿生产系统能力分析煤矿生产系统能力分析 （2）冗余费用计算）冗余费用计算设备冗余费用设备冗余费用设备折旧费设备折旧费冗余巷道工程费冗余巷道工程费冗余通风费用冗余通风费用 9产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.2 2.3.2 煤矿生产系统能力优化方案构建煤矿生产系统能力优化方案构建 煤矿生产系统能力优化方案创造是依据煤煤矿生产系统能力优化方案创造是依据煤矿生产系统能力分析结果，依据国家相关的政矿生产系统能力分析结果，依据国家相关的政策、法规、设计规范等，提出一系列优化方案，策、法规、设计规范等，提出一系列优化方案，经过分析、汇总后将最不合理的方案去除，并经过分析、汇总后将最不合理的方案去除，并将剩余方案分为将剩余方案分为m m类，记为类，记为m m个优化方案。个优化方案。 10产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.3 2.3.3 方案评价方案评价 煤矿生产系统能力优化方案的评价主要从煤矿生产系统能力优化方案的评价主要从各方案的技术、经济、社会三方面进行评价，各方案的技术、经济、社会三方面进行评价，并利用综合评价方法来评价各方案的价值，选并利用综合评价方法来评价各方案的价值，选择价值最高的方案作为煤矿生产系统能力优化择价值最高的方案作为煤矿生产系统能力优化方案。方案。11产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.3 2.3.3 方案评价方案评价（1 1）技术评价）技术评价 1 1）建立评价指标）建立评价指标序号序号指标指标指标代号指标代号 序号序号指标指标指标代号指标代号1对生产的影响对生产的影响X16煤炭回采率煤炭回采率X62施工难易程度施工难易程度X27经济效益经济效益X73对生产调度管理的影响对生产调度管理的影响X38设备利用效率设备利用效率X84安全性安全性X49煤矿剩余服务年限煤矿剩余服务年限X95对地质条件的适应性对地质条件的适应性X5表表1 1 煤矿生产系统能力优化方案评价指标表煤矿生产系统能力优化方案评价指标表12产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.3 2.3.3 方案评价方案评价2 2）指标的量化）指标的量化表表2 2 专家打分标准表专家打分标准表序号序号指标指标评价标准评价标准1X1大大较大较大一般一般较小较小小小2X2难难较难较难一般一般较易较易容易容易3X3大大较大较大一般一般较小较小小小4X4差差较差较差一般一般较好较好好好5X5差差较差较差一般一般较好较好好好6X7低低较低较低一般一般较高较高高高7X8差差较差较差一般一般较好较好好好评分标准评分标准1202140416061808110013产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.3 2.3.3 方案评价方案评价3 3）计算功能评价指标的重要性系数）计算功能评价指标的重要性系数 表表3 3 专家专家0404评分表评分表指指标标指指标标得分得分指指标总标总分分X1X2X3X9X112131n1X221232n2X331323n3X9919293914产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.3 2.3.3 方案评价方案评价4 4）无量纲功能总分计算）无量纲功能总分计算 无量纲功能总分按下式计算：无量纲功能总分按下式计算： (9) (9)式中：式中：Fi第第i个方案的无量纲功能总分；个方案的无量纲功能总分； Yik第第i个方案中第个方案中第k个指标的无量纲值；个指标的无量纲值； Wk功能重要性系数。功能重要性系数。15产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.3 2.3.3 方案评价方案评价（2 2）经济评价）经济评价1 1）经济评价指标的建立）经济评价指标的建立生产系统设备购置费及安装费生产系统设备购置费及安装费( (C C1 1) )土建工程费土建工程费( (C C2 2) )井巷工程费井巷工程费( (C C3 3) )设备租赁费设备租赁费( (C C4 4) )生产环节冗余费生产环节冗余费( (C C5 5) ) 16产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.3 2.3.3 方案评价方案评价2 2）各方案成本计算）各方案成本计算表表4 4 方案成本计算表方案成本计算表指指标标方案成本（万元）方案成本（万元）方案方案1方案方案2方案方案mC1q11q21qm1C2q12q22qm2C3q13q23qm3C4q14q24qm4C5q15q25qm5合合计计17产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.3 2.3.3 方案评价方案评价（3 3）社会评价）社会评价 对方案的社会评价主要评价所有方案是否对方案的社会评价主要评价所有方案是否符合国家规范、规程、法律、法规以及相关煤符合国家规范、规程、法律、法规以及相关煤炭产业政策，能否最有效地利用资源，有无造炭产业政策，能否最有效地利用资源，有无造成环境污染或损害生态平衡等，对整个国民经成环境污染或损害生态平衡等，对整个国民经济有无不利影响等。济有无不利影响等。 18产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.3 2.3.3 方案评价方案评价（4 4）综合评价）综合评价1 1）价值计算）价值计算计算时以成本最低的方案作为基础方案，令基础方案计算时以成本最低的方案作为基础方案，令基础方案的价值的价值V V0 0=1=1，则，由此可以计算出，则，由此可以计算出i i方案的价值，那么，方案的价值，那么， (10) (10)V0，F0，C0基础方案的价值、功能和成本；基础方案的价值、功能和成本；Vi，Fi，Ci第第i方案的价值、功能和成本；方案的价值、功能和成本；Z0，Zi基础方案和第基础方案和第i方案的无量纲功能总分；方案的无量纲功能总分；19产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军2.3.3 2.3.3 方案评价方案评价2 2）方案选择）方案选择 方案选择需要选择价值最大的方案。可以方案选择需要选择价值最大的方案。可以根据下式计算：根据下式计算： 由上式可知第由上式可知第m m个方案即为最优方案。个方案即为最优方案。20产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军3 3 实例应用实例应用3.1 3.1 煤矿生产系统能力分析煤矿生产系统能力分析 选择龙煤集团七台河分公司新立煤矿为研选择龙煤集团七台河分公司新立煤矿为研究实例进行了分析。煤矿核定生产能力为究实例进行了分析。煤矿核定生产能力为9595万万t/at/a，煤矿评估生产能力为，煤矿评估生产能力为90-12090-120万万t/at/a，表明，表明新立煤矿的核定生产能力与其客观条件比较适新立煤矿的核定生产能力与其客观条件比较适合，见新立煤矿环节核定生产能力分析表合，见新立煤矿环节核定生产能力分析表( (表表6)6)。21产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军表表6 6 新立煤矿生产环节核定生产能力分析表新立煤矿生产环节核定生产能力分析表项目项目核定环节核定环节核定能力核定能力( (万万t/a) )富余比例富余比例( (%) )富余量富余量( (万万t/a) )备注备注副井提升系统副井提升系统一水平绞车一水平绞车114.820.84 19.8与与矿矿井井核核定定生生产产能能力力相相比比二水平绞车二水平绞车97.22.32 2.2主井提升系统主井提升系统皮带提升皮带提升226.1138.00 131.1井下排水系统井下排水系统165.674.32 70.6供电系统供电系统变压器变压器133.440.42 38.4供电线路供电线路11622.11 21井下运输系统井下运输系统大巷皮带大巷皮带290.4205.68 195.4顺槽皮带顺槽皮带171.380.32 76.3采掘工作面采掘工作面110.916.74 15.9通风系统通风系统110.516.32 15.5地面生产系统地面生产系统上仓皮带上仓皮带17685.26 81破碎设备破碎设备13238.95 37筛分设备筛分设备145.252.84 50.2铁路运输铁路运输12632.63 31煤矿核定生产能力煤矿核定生产能力95-22产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军表表7 7 生产环节冗余费用生产环节冗余费用项目项目核定环节核定环节冗余费用冗余费用单位单位副井提升系统副井提升系统绞车绞车29.62万元万元主井提升系统主井提升系统皮带皮带58.16井下排水系统井下排水系统水泵水泵35供电系统供电系统变压器和线路变压器和线路7.5井下运输系统井下运输系统主运巷和顺槽皮带主运巷和顺槽皮带38.8采掘工作面采掘工作面5通风系统通风系统巷道冗余费用巷道冗余费用0通风冗余费用通风冗余费用4.5地面生产系统地面生产系统上仓皮带上仓皮带15.89破碎设备破碎设备铁路运输铁路运输0合计合计194.4723产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军3.2 3.2 新立煤矿生产系统优化方案构建新立煤矿生产系统优化方案构建表表8 8 煤矿生产系统能力优化方案信息表煤矿生产系统能力优化方案信息表方案方案方案内容方案内容方案方案1 1更换二水平绞车，将原绞车更换为提升能力为更换二水平绞车，将原绞车更换为提升能力为100100万万t/at/a的绞车；控制掘进的绞车；控制掘进巷道断面，减少通风损失；将煤矿生产能力调整为巷道断面，减少通风损失；将煤矿生产能力调整为100100万万t/at/a。方案方案2 2更换二水平绞车，将原绞车更换为能力为更换二水平绞车，将原绞车更换为能力为110110万万t/at/a的绞车；控制掘进巷道的绞车；控制掘进巷道断面，减少通风损失；提高煤炭回采率；将生产能力调整为断面，减少通风损失；提高煤炭回采率；将生产能力调整为110110万万t/at/a。方案方案3 3更换副井两个水平的绞车，将原平绞车更换为提升能力为更换副井两个水平的绞车，将原平绞车更换为提升能力为120120万万t/at/a的绞车；的绞车；更换采煤机，增加采掘工作面的产量；控制掘进巷道断面，减少通风损失；更换采煤机，增加采掘工作面的产量；控制掘进巷道断面，减少通风损失；更换主扇，加大煤矿风量；增加供电线路的生产能力。将生产能力调整为更换主扇，加大煤矿风量；增加供电线路的生产能力。将生产能力调整为120120万万t/at/a。24产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军3.3 3.3 方案评价方案评价3.3.1 3.3.1 技术评价技术评价表表10 10 各方案无量纲功能总分表各方案无量纲功能总分表指标指标功能重要性系数功能重要性系数指标无量纲总分指标无量纲总分方案方案1 1方案方案2 2方案方案3 3X10.1541.5400.8580.154X20.1111.1100.8790.111X30.0880.8800.4380.088X40.1950.1951.7801.950X50.1101.1000.7590.110X60.1140.1140.1141.140X70.1280.1280.5681.280X80.1000.1000.6941.000方案总分方案总分5.1676.0915.83325产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军3.3 3.3 方案评价方案评价3.3.2 3.3.2 经济评价经济评价表表11 11 方案成本计算表方案成本计算表指标指标方案成本（万元）方案成本（万元）方案方案1 1方案方案2 2方案方案3 3C13035130C23310C352030C4005C5140.4102.575合计合计178.4160.525026产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军3.3 3.3 方案评价方案评价3.3.3 3.3.3 社会评价社会评价 对方案对方案1 1、2 2、3 3进行社会评价。进行社会评价。3.3.4 3.3.4 综合评价综合评价 令方案令方案2 2的价值的价值V0=1 1，得到各方案价值。，得到各方案价值。 表表12 12 各方案价值计算总表各方案价值计算总表方案方案方案方案1 1方案方案2 2方案方案3 3价值价值0.7630.7631 10.6150.61527产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军3.3 3.3 方案评价方案评价 根据公式根据公式(11) =(11) =2可以确定可以确定方案方案2 2的价值最大，选择为优化方案进行实施。的价值最大，选择为优化方案进行实施。即将煤矿副井提升系统中的二水平绞车提升环即将煤矿副井提升系统中的二水平绞车提升环节进行改造，同时兼顾供电、通风运输等环节，节进行改造，同时兼顾供电、通风运输等环节，将煤矿生产能力调整为将煤矿生产能力调整为110110万万t/at/a。 28产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军29产能力核定中的生产系统能力优化研究-代少军