劉明凱，唐善茂,，王新宇，蔡紅濤

(1.桂林電子科技大學(xué)，廣西 桂林 541010；2.廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，廣西 南寧 530023)

0 引 言

據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的《地質(zhì)調(diào)查動態(tài)》顯示，截至2015年5月底，全球礦業(yè)活動指數(shù)(PAI)已跌至41點，達(dá)到近3年的最低位；SNL金屬指數(shù)價格也幾乎下行至近三年來的最低點；礦業(yè)市值遠(yuǎn)不及去年同期[1]。中國礦業(yè)聯(lián)合會會長彭齊鳴在2017中國國際礦業(yè)大會上表示，近兩年，全球礦業(yè)市場有所回暖，借助“一帶一路”發(fā)展契機(jī)，礦產(chǎn)企業(yè)海外投資迎來新的機(jī)遇，我國礦業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)新的布局(圖1)。

新常態(tài)下我國礦業(yè)發(fā)展遭遇多重瓶頸，如何在當(dāng)前礦業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局和社會要求下繼續(xù)推進(jìn)礦業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，是我國采礦行業(yè)及相關(guān)行業(yè)亟待解決的問題。礦業(yè)開發(fā)作為我國傳統(tǒng)型行業(yè)，體量大、涉及面廣、開采面臨問題多，除了“走為上”的礦業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，煥發(fā)采礦業(yè)本身的生命力才是地勘經(jīng)濟(jì)復(fù)興的重要保證[3]。

圖1 我國礦業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局

(資料來源：文獻(xiàn)[2])

為了實現(xiàn)我國礦業(yè)新常態(tài)下的創(chuàng)新發(fā)展，必須在此過程中注入新的發(fā)展理念，進(jìn)行新的技術(shù)和管理方法革新。工業(yè)工程技術(shù)在我國制造業(yè)中的成功應(yīng)用，凸顯了該技術(shù)在成本降低、效率提高和質(zhì)量保證上的靶向性[4-5]。將工業(yè)工程技術(shù)手法成功應(yīng)用到傳統(tǒng)采礦行業(yè)，通過對礦業(yè)發(fā)展過程的把控改善，可實現(xiàn)行業(yè)的穩(wěn)步推進(jìn)及地勘經(jīng)濟(jì)效益的提升。工業(yè)工程應(yīng)用在采礦業(yè)的理論研究還有待發(fā)展，1992年喬石的《人類工程學(xué)及其在采礦工業(yè)中的應(yīng)用前景》一文是我國工業(yè)工程在采礦業(yè)應(yīng)用的萌芽[6];韓可琦、段玉玲等學(xué)者提出其在煤炭行業(yè)中的應(yīng)用[7-8];齊二石教授更是對工業(yè)工程的應(yīng)用提出了諸多設(shè)想[9]。工業(yè)工程在采礦業(yè)本身的應(yīng)用研究還不夠完善。

1 新常態(tài)下我國礦業(yè)發(fā)展遭遇的瓶頸

自工業(yè)革命以來300年掠奪式開發(fā)，全球80%以上可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的礦產(chǎn)資源，已經(jīng)被人類以各樣的方式從地下轉(zhuǎn)移到地上，并在全球化的工業(yè)大生產(chǎn)中被消耗或是浪費(fèi)，人類社會即將面對礦產(chǎn)資源枯竭的窘境。我國作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，經(jīng)歷了長時間的改革發(fā)展，在這一過程中也消耗了極大的礦產(chǎn)資源儲量，我國待開發(fā)資源逐步減少，開發(fā)過程中存在諸多的問題，環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展沒有切實進(jìn)行。礦業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展航向發(fā)生變化，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查投資逐年減少(圖2)。

圖2 2012～2016年我國地質(zhì)礦產(chǎn)勘查投資變化情況

1.1 勘探效率低與準(zhǔn)入門檻高之間的雙重限制

經(jīng)歷了長時間的發(fā)展，消耗了大量的礦產(chǎn)資源，資源再生周期長，全球資源儲量降低是我們不可避免的問題。經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開資源的消耗，資源儲量低和其他條件約束導(dǎo)致資源勘探效率降低，在尋求其他替代能源的同時，也需要對現(xiàn)有資源進(jìn)行合理的開發(fā)利用。

由于國家資源相關(guān)政策以及環(huán)境保護(hù)約束，我國資源勘查門檻越來越高，相關(guān)約束導(dǎo)致勘查效率低、勘查成本高，申報流程繁瑣以及轉(zhuǎn)化率低，許多勘查機(jī)構(gòu)面臨的現(xiàn)實是經(jīng)歷諸多困難成功申請到的礦權(quán)，沒有企業(yè)愿意接手，經(jīng)濟(jì)效益得不到體現(xiàn)。

1.2 采礦過程中的管理漏洞和技術(shù)規(guī)范不達(dá)標(biāo)

我國采礦系統(tǒng)主要由以政府和相關(guān)事業(yè)單位為代表的公益性部門，以及以營利為目的的民營企業(yè)，同時還有部分承擔(dān)礦業(yè)領(lǐng)域研究工作的高校和研究所組成。礦產(chǎn)資源開發(fā)是技術(shù)要求比較高的行業(yè)，開采部門在開采過程中的重心是如何對礦產(chǎn)資源進(jìn)行開發(fā)，這就導(dǎo)致了開采過程中的諸多不合理問題，如開采現(xiàn)場的布置、人員的安排、開采流程的規(guī)劃、工序的設(shè)計等諸多有待改善的部分。在管理方面也存在許多問題，管理層級設(shè)置過多、技術(shù)要求落實不到位、現(xiàn)場管理有待加強(qiáng)。

1.3 已采礦井對環(huán)境的破壞及可持續(xù)發(fā)展短板

礦山環(huán)境整治，以及閉坑處理等采后工作一直是開采部門的短板，這就會給生態(tài)環(huán)境造成進(jìn)一步的破壞，也不利于資源的可持續(xù)發(fā)展。我國每年因為礦產(chǎn)開發(fā)之后的環(huán)境治理所消耗的資金巨大，形勢依然嚴(yán)峻，我國2016年全年礦山環(huán)境保護(hù)情況見表1。

無論是從國家政策要求還是從經(jīng)濟(jì)效益上來看，在開采完后及時對礦井進(jìn)行礦山環(huán)境整治，以及閉坑處理是有極其重要意義的，符合當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。

2 工業(yè)工程技術(shù)手段及采礦業(yè)應(yīng)用的可行性分析

工業(yè)工程理論是以泰勒的科學(xué)管理為奠基，歷經(jīng)一個世紀(jì)的發(fā)展，在眾多學(xué)者的不斷豐富和完善下，形成的以管理學(xué)為核心，多重學(xué)科并用的綜合性學(xué)科技術(shù)。工業(yè)工程技術(shù)手段起源于西方發(fā)達(dá)國家，在得到認(rèn)可后逐步被日韓等亞洲發(fā)達(dá)國家所采用，而引入到我國的時間較晚，目前也只是停留在我國沿海制造型企業(yè)的運(yùn)用。在工業(yè)工程技術(shù)手段不斷被其他行業(yè)所采納這一趨勢下，采礦行業(yè)作為我國傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展支柱，與制造業(yè)發(fā)展有其共性，產(chǎn)業(yè)流程也有相似之處。因此，反觀我國制造業(yè)發(fā)展歷程，將工業(yè)工程技術(shù)手段在我國礦業(yè)上運(yùn)用，對適應(yīng)新常態(tài)下的礦業(yè)發(fā)展有一定現(xiàn)實意義。

表1 我國2016年礦山環(huán)境保護(hù)情況

數(shù)據(jù)來源：文獻(xiàn)[10]。

2.1 工業(yè)工程技術(shù)手段

工業(yè)工程是一門管理與技術(shù)相結(jié)合，以優(yōu)化改善為目的的綜合性學(xué)科技術(shù)。其通過對目標(biāo)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計，制定一套規(guī)范合理的系統(tǒng)運(yùn)行流程，進(jìn)而使得系統(tǒng)得以優(yōu)化，同時通過反饋糾錯機(jī)制，實現(xiàn)系統(tǒng)創(chuàng)新，達(dá)到降低成本，保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)率的目標(biāo)[11]。工業(yè)工程技術(shù)手段如圖3所示。2.2 工業(yè)工程技術(shù)手段應(yīng)用于我國礦業(yè)可行性分析

工業(yè)工程技術(shù)手段的應(yīng)用目前大多停留在制造業(yè)及相關(guān)行業(yè)，在其他行業(yè)的應(yīng)用尚欠發(fā)展，采礦行業(yè)作為傳統(tǒng)粗放型生產(chǎn)模式，在業(yè)務(wù)流程上存在諸多問題，工業(yè)工程作為以改善為目的的技術(shù)學(xué)科，凸顯其在這些問題上的靶向性。工業(yè)工程在我國礦業(yè)的應(yīng)用基于其與制造業(yè)的相似性和技術(shù)應(yīng)用可行這兩個方面，從工業(yè)工程近現(xiàn)代發(fā)展史來看，這一技術(shù)手段在工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用體系是完善的、應(yīng)用前景也是光明的[13]。

基于工業(yè)工程技術(shù)手段的優(yōu)化特性，充分分析傳統(tǒng)采礦行業(yè)的業(yè)務(wù)流程，將工業(yè)工程工具切實可行的在傳統(tǒng)采礦業(yè)中推進(jìn)，實現(xiàn)系統(tǒng)的成本、生產(chǎn)率和質(zhì)量得以優(yōu)化，關(guān)于工業(yè)工程在采礦系統(tǒng)中的干預(yù)，可以從探礦、開采和維護(hù)三個層面來著手(圖4)。

圖3 工業(yè)工程技術(shù)手段[12]

圖4 工業(yè)工程介入后的采礦循環(huán)優(yōu)化圖

圖4所示是從基礎(chǔ)工業(yè)工程、經(jīng)濟(jì)評價、人因工程以及環(huán)境要求等方面運(yùn)用工業(yè)工程技術(shù)手段對采礦全過程的優(yōu)化改善，當(dāng)然，在工業(yè)工程技術(shù)應(yīng)用成熟的條件下還可以著眼于現(xiàn)代工業(yè)工程的思維，集合其他的先進(jìn)技術(shù)手段來實現(xiàn)系統(tǒng)的進(jìn)一步改良與創(chuàng)新。在當(dāng)前礦業(yè)經(jīng)濟(jì)低速徘徊，發(fā)展航向變化的新形勢下，我國礦業(yè)逐步向地質(zhì)勘查開采以外的業(yè)務(wù)延展，對于其他相關(guān)業(yè)務(wù)也可以遵循上述循環(huán)圖實施工業(yè)工程優(yōu)化職能。

3 工業(yè)工程視角下的礦業(yè)發(fā)展過程把控與改善

上述三個方面的瓶頸是制約我國礦業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點，主要體現(xiàn)了在礦業(yè)發(fā)展過程中資源儲量限制、國家政策要求以及礦產(chǎn)勘查開采本身技術(shù)落后的窘境，現(xiàn)擬從工業(yè)工程的宏觀把控和微觀改善兩個方面著手， 運(yùn)用相關(guān)技術(shù)手段來實現(xiàn)我國礦業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

3.1 基于經(jīng)濟(jì)評價方法下的投資決策

為適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國眾多采礦系統(tǒng)在尋求傳統(tǒng)采礦業(yè)之外的其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，如積極尋求海外勘探合作項目，發(fā)展與地勘經(jīng)濟(jì)相關(guān)的地勘服務(wù)、地勘配套設(shè)施生產(chǎn)以及相關(guān)投資建設(shè)等。那么如何對其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行投資決策便是地勘經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向的重要指導(dǎo)方向，工業(yè)工程中的經(jīng)濟(jì)評價理論是對系統(tǒng)運(yùn)行前的投資項目量化分析，根據(jù)對現(xiàn)有數(shù)據(jù)和可預(yù)測數(shù)據(jù)的概率性統(tǒng)計來進(jìn)行投資組合，進(jìn)而得到相應(yīng)的預(yù)測量化數(shù)據(jù)，進(jìn)行項目投資選擇，有了相應(yīng)的預(yù)測數(shù)據(jù)作為參考，投資的主動性得以增強(qiáng)，方向更為明確，無論是對于地勘經(jīng)濟(jì)全局的預(yù)測還是對具體地勘項目的選擇判斷，合理的確定經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)，選用適當(dāng)?shù)脑u價模型是采礦行業(yè)中有效的事前把控方式[14]。

除了“走為上”的礦業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)向，還可以在技術(shù)上進(jìn)行革新，在當(dāng)下地勘經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，可以充分利用工業(yè)工程體系中的工程經(jīng)濟(jì)評價和運(yùn)籌學(xué)相應(yīng)的技術(shù)知識來作為地勘經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的基礎(chǔ)。

3.2 采掘流程及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)糾錯機(jī)制設(shè)計

經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開資源的消耗，傳統(tǒng)采礦業(yè)作為地勘經(jīng)濟(jì)的主要組成部分，將在很長一段時間內(nèi)承擔(dān)地勘經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主體責(zé)任。地勘部門經(jīng)歷繁瑣的審批程序獲得礦權(quán)之后，要切實履行管理職責(zé)，因此，進(jìn)行采礦流程規(guī)劃設(shè)計和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定是地質(zhì)開采工作的首要前提?？v觀我國采礦系統(tǒng)，地勘工作重心一直是技術(shù)，而忽略了管理，這一漏洞會導(dǎo)致礦產(chǎn)勘查項目實施的紊亂和經(jīng)濟(jì)成果的流失。

適當(dāng)運(yùn)用工業(yè)工程技術(shù)手段，發(fā)揮其在規(guī)劃設(shè)計上的優(yōu)勢，綜合運(yùn)用選址、布局、人因以及其他相關(guān)技術(shù)工具，設(shè)計一套合理的采掘流程(圖5)，并根據(jù)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)范采掘體系，從而在開采前做到對全局的掌控[15]。

圖5 IE介入開采前期工作流程對比

3.3 基礎(chǔ)工業(yè)工程、現(xiàn)場管理及相關(guān)技術(shù)對礦產(chǎn)開采過程的優(yōu)化

礦產(chǎn)采掘是傳統(tǒng)采礦業(yè)的主體部分，礦產(chǎn)資源從地下到地上的過程是其經(jīng)濟(jì)效益的逐步體現(xiàn)過程，因此，合理有序地推進(jìn)礦產(chǎn)采掘工作，避免采掘過程中紊亂和浪費(fèi)是礦業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。根據(jù)礦產(chǎn)的產(chǎn)出狀態(tài)，待開發(fā)礦產(chǎn)可分為固體礦產(chǎn)、液體礦產(chǎn)和氣體礦產(chǎn)，其中固體礦產(chǎn)開發(fā)占據(jù)我國資源開發(fā)絕對比例，另外兩種礦產(chǎn)資源的開發(fā)也是在固體礦產(chǎn)資源開發(fā)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，現(xiàn)以固體礦產(chǎn)開發(fā)中的礦石開采流程優(yōu)化為例(圖6)。

由圖6可以看出，礦山采掘流程屬于單一性流水線式生產(chǎn)，由于其行業(yè)獨(dú)特性，技術(shù)要求高，生產(chǎn)模式粗放，忽略了采礦過程中的管理因素，會造成效益的流失[16]。而工業(yè)工程技術(shù)手段的應(yīng)用可以通過對組織的優(yōu)化實現(xiàn)生產(chǎn)流程的均衡和效益的維護(hù)[17]。對于該業(yè)務(wù)流程，可借鑒基礎(chǔ)工業(yè)工程在單一流線型制造業(yè)上產(chǎn)線的優(yōu)化改善過程:①人員與設(shè)備準(zhǔn)入的把控→人員配備、設(shè)備管理；②現(xiàn)場管理→目視管理、看板管理、5S管理、安全保障；③工序分析與調(diào)整→工作研究、方法研究、作業(yè)測定；④產(chǎn)線平衡→預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時間；⑤消除不合理因素導(dǎo)致的浪費(fèi)→精益生產(chǎn)。

3.4 以價值流圖為導(dǎo)向的礦山環(huán)境修復(fù)規(guī)劃

礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中對地質(zhì)環(huán)境影響和破壞是物理作用、化學(xué)作用和生物作用的綜合過程，已采礦井的環(huán)境修復(fù)要從多方面入手，遵循價值流圖(圖7)走向，充分考慮人本因素，著眼工業(yè)工程信息化建設(shè)，構(gòu)建礦山地質(zhì)環(huán)境評價系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系，從技術(shù)和管理兩個層面來推進(jìn)土地復(fù)墾、生態(tài)重建等工作的進(jìn)行，以實現(xiàn)礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[18-20]。

圖6 傳統(tǒng)礦山開發(fā)業(yè)務(wù)流程

圖7 礦山環(huán)境修復(fù)價值流圖構(gòu)造

4 結(jié) 論

對我國采礦系統(tǒng)灌注工業(yè)工程思維方式，是拓展其發(fā)展方向、提高其競爭內(nèi)核的有效方式。通過對采礦業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)投資決策的優(yōu)化，采掘全過程的有效把控，以及環(huán)境的有效保護(hù)，達(dá)到降低成本、提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量等目的，最終實現(xiàn)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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