陶 體 盛，劉 平 旭，魏 凡 森，黃 曉 華

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

萊比塘銅礦位于緬甸實(shí)皆省(Sagaing)南部，距蒙育瓦(Monywa)直線距離約5 km，公路里程約26 km；礦區(qū)地理坐標(biāo)為北緯22°07′，東經(jīng)95°02′，礦坑面積約6 km2。萊比塘銅礦生產(chǎn)期設(shè)計(jì)年采剝總量為6 900萬(wàn)t，其中廢石剝離量為3 865萬(wàn)t，礦石量為3 035萬(wàn)t，破碎、堆浸日處理礦量為92 kt/d。該項(xiàng)目生產(chǎn)期為33 a，其中投產(chǎn)期1 a(包括建設(shè)期)，達(dá)產(chǎn)期30 a，減產(chǎn)期2 a。

根據(jù)達(dá)產(chǎn)期年度生產(chǎn)規(guī)劃，萊比塘銅礦主要采剝?cè)O(shè)備配置為：12 m3液壓挖掘機(jī)14臺(tái)配備99臺(tái)礦用卡車， 2臺(tái)22 m3正鏟配備10臺(tái)NTE260礦用卡車，主要進(jìn)行覆蓋層廢石剝離，運(yùn)輸距離為1.8～5 km，車鏟的匹配根據(jù)年度生產(chǎn)規(guī)劃、運(yùn)距的長(zhǎng)短合理配置，主要進(jìn)行礦區(qū)礦石及部分廢石的采運(yùn)作業(yè)。

GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)建立前, 萊比塘銅礦采剝生產(chǎn)設(shè)備調(diào)度相對(duì)比較落后,班前調(diào)度由中方管理人員將工作內(nèi)容寫在黑板上,通過緬語(yǔ)翻譯傳達(dá)給緬籍管理人員,再傳達(dá)至每個(gè)緬籍操作人員，調(diào)度工作流程長(zhǎng)且信息傳遞過程中難免會(huì)出現(xiàn)偏差，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備調(diào)度失誤的現(xiàn)象，特別是生產(chǎn)過程中調(diào)度工作的糾偏，由于信息傳遞時(shí)間長(zhǎng)，進(jìn)而影響到設(shè)備的運(yùn)行效率，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，存在夜班個(gè)別操作手或司機(jī)怠工無(wú)法管控或需增加中方現(xiàn)場(chǎng)管理人員進(jìn)行管控的情況。

大型露天礦山采剝生產(chǎn)調(diào)度可視化管理是其實(shí)現(xiàn)“精細(xì)化”管理的主要內(nèi)容之一，其前提條件為：一是采剝生產(chǎn)區(qū)域相對(duì)集中，方便安裝實(shí)現(xiàn)可視化管理的硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；二是采剝生產(chǎn)區(qū)域年限較長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)更好的生產(chǎn)效益；三是生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備相對(duì)單一，利于生產(chǎn)調(diào)度管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析；四是通過可視化管理，可以實(shí)現(xiàn)減少人力資源投入、提高設(shè)備的生產(chǎn)效率以創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益的目的。由上述內(nèi)容可見，緬甸萊比塘銅礦具備建立GPS 卡車智能調(diào)度系統(tǒng)可視化生產(chǎn)管理模式的條件。

2 GPS 卡車智能調(diào)度系統(tǒng)可視化生產(chǎn)管理

2.1 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)

“GPS 卡車智能調(diào)度系統(tǒng)[1]”(簡(jiǎn)稱卡調(diào)系統(tǒng))通過采用全球衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)、信息處理技術(shù)、露天礦山工程優(yōu)化理論等對(duì)傳統(tǒng)的人工調(diào)度系統(tǒng)及管理體制進(jìn)行改造，通過采集生產(chǎn)設(shè)備動(dòng)態(tài)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度卡車、鏟裝設(shè)備、輔助設(shè)備等設(shè)備的運(yùn)行，進(jìn)而形成一種信息化、智能化、社會(huì)化的新型現(xiàn)代調(diào)度控制系統(tǒng)和全方位的采礦生產(chǎn)管理控制自動(dòng)化決策平臺(tái)，是數(shù)字礦山和露天礦山采剝 “精細(xì)化[2]”生產(chǎn)管理的關(guān)鍵技術(shù)之一。

卡調(diào)系統(tǒng)主控室通過相關(guān)軟、硬件系統(tǒng)收集并處理生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行信息，采用自動(dòng)傳輸或人工輸入指令方式對(duì)設(shè)備生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化，自動(dòng)生成二維畫面的信息數(shù)據(jù)和圖表。通過建立局域網(wǎng)，連接業(yè)主、項(xiàng)目管理層以及項(xiàng)目生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備維修、物資采購(gòu)、人力資源管理等部門，及時(shí)將設(shè)備信息傳輸至項(xiàng)目管理層或相關(guān)職能部門，實(shí)現(xiàn)全過程、全員參與的生產(chǎn)管理模式(圖1)。

圖1 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2.2 生產(chǎn)調(diào)度可視化管理

主控室生產(chǎn)調(diào)度是露天采礦工程生產(chǎn)管理的核心，車載卡調(diào)系統(tǒng)終端設(shè)備根據(jù)其運(yùn)行狀態(tài)傳回運(yùn)行信息，卡調(diào)系統(tǒng)中心經(jīng)過技術(shù)處理繪制成二維畫面，通過主控室電腦向其傳輸設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)度管理人員根據(jù)信息判斷設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，若與計(jì)劃產(chǎn)生偏差，則立即采取糾偏措施，通過主控室電腦發(fā)出指令，及時(shí)調(diào)整該設(shè)備工作，使其回歸正常的運(yùn)行狀態(tài)，并作為主控室調(diào)度人員根據(jù)卡調(diào)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理的主要工作之一，是其調(diào)度管理技術(shù)先進(jìn)性的體現(xiàn)。

卡調(diào)系統(tǒng)根據(jù)卡車運(yùn)行軌跡可繪制二維礦區(qū)運(yùn)輸路線圖(圖2)?？ㄜ囇b載完畢，由挖機(jī)操作手確定裝載物料類型，卡調(diào)接收物料類型信息后確定

圖2 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行示意圖

卸載位置并根據(jù)礦區(qū)運(yùn)輸路線圖按最短運(yùn)距設(shè)置該礦車運(yùn)輸路線，以達(dá)到節(jié)約運(yùn)輸成本的目的。

萊比塘露天銅礦采剝生產(chǎn)借助卡調(diào)系統(tǒng)管理平臺(tái)增設(shè)了高精度攝像頭，覆蓋礦區(qū)所有作業(yè)臺(tái)階、主要運(yùn)輸?shù)缆芳鞍胍苿?dòng)旋回破碎站，主控室大屏幕可以分屏顯示多個(gè)區(qū)域的實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài) ，主控室調(diào)度員可進(jìn)一步確認(rèn)生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生異常的客觀情況并作出更加準(zhǔn)確的調(diào)度指令，同時(shí)，高精度攝像監(jiān)控裝置可自動(dòng)存儲(chǔ)視頻資料，并將其作為異常事件處理的證據(jù)。

2.3 生產(chǎn)技術(shù)可視化管理

采區(qū)物料類型的區(qū)分是按照每個(gè)采剝臺(tái)階每次爆破區(qū)域編號(hào)圈定的，生產(chǎn)技術(shù)部通過取樣、送樣化驗(yàn)并根據(jù)化驗(yàn)成果報(bào)告作圖、現(xiàn)場(chǎng)圈定等工作步驟完成物料類型的圈定工作，同時(shí)利用3DMine、CAD專業(yè)繪圖軟件繪制出每個(gè)炮區(qū)不同物料類型邊界，通過特定技術(shù)處理上傳至卡調(diào)系統(tǒng)，卡調(diào)系統(tǒng)采用不同顏色標(biāo)記不同物料類型并制作二維畫面，再通過局域網(wǎng)將信息傳輸至相關(guān)部門電腦及主控室。

各個(gè)爆區(qū)各種物料的正確裝卸是控制礦石貧化率、損失率指標(biāo)最重要的方法。將每個(gè)爆破物料類型及圈定工程量錄入卡調(diào)系統(tǒng)(圖3)[3]，挖機(jī)操作手可以通過卡調(diào)系統(tǒng)機(jī)載終端顯示屏讀取挖機(jī)位置和鏟裝物料類型，鏟裝完成后根據(jù)該圖信息向卡車司機(jī)發(fā)送物料類型指令，卡調(diào)系統(tǒng)通過信息處理，確定該礦用卡車卸料地點(diǎn)并向該礦用卡車發(fā)出運(yùn)輸路線及卸點(diǎn)指令，該卡車按照既定路線運(yùn)輸至指定地點(diǎn)進(jìn)行卸料，進(jìn)而完成一車物料的裝卸循環(huán)?？ㄕ{(diào)系統(tǒng)自動(dòng)記錄每個(gè)爆區(qū)物料采剝完成量并自動(dòng)與該爆區(qū)圈定的工程量進(jìn)行對(duì)比，以報(bào)表方式提供相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，爆破采剝完成后，通過兩者工程量的對(duì)比進(jìn)行分析，“若超過既定指標(biāo)值，生產(chǎn)技術(shù)部將根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)采取措施進(jìn)行糾偏[4]”。

對(duì)于不同物料分布邊界位置的正確采裝控制，技術(shù)人員根據(jù)卡調(diào)二維圖像、現(xiàn)場(chǎng)物料圈定情況指派地質(zhì)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，并在每日兩次的地質(zhì)技術(shù)交底時(shí)著重強(qiáng)調(diào)該位置物料采裝控制，從而進(jìn)一步保證物料的正確采剝和卸料。鑒于物料圈定二維圖像可視化技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用尚屬首例，目前該技術(shù)還在作進(jìn)一步的深入研究，待其成熟應(yīng)用后將對(duì)礦石開采的準(zhǔn)確性和礦石開采的貧化損失控制起到重要作用。

2.4 全員參與的生產(chǎn)可視化管理模式

全員參與的生產(chǎn)可視化管理可定義為以卡車調(diào)度系統(tǒng)為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)萊比塘銅礦采剝工程項(xiàng)目各個(gè)部門之間的信息資源共享和工作相互協(xié)調(diào)的管理模式。卡調(diào)系統(tǒng)可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、生產(chǎn)效率、產(chǎn)量、運(yùn)距等基本生產(chǎn)數(shù)據(jù)，主控室、生產(chǎn)技術(shù)部、修理廠通過項(xiàng)目局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息共享并設(shè)置輸入端口，采用人工方式輸入相關(guān)工作信息。如修理廠錄入每臺(tái)設(shè)備的故障檢修時(shí)間及部位，調(diào)度員錄入施工日志，生產(chǎn)技術(shù)部的技術(shù)人員錄入爆破地質(zhì)二維圖及物料的相關(guān)數(shù)據(jù)、設(shè)備加油量等，卡調(diào)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算處理后自動(dòng)存儲(chǔ)，通過卡調(diào)系統(tǒng)以報(bào)表的形式調(diào)出不同時(shí)段的數(shù)據(jù)信息。萊比塘銅礦項(xiàng)目各部門通過互聯(lián)網(wǎng)建立部門工作管理群，卡調(diào)系統(tǒng)信息資源根據(jù)不同部門的需要以報(bào)表或圖片的方式上傳至工作管理群，實(shí)現(xiàn)各部門成員之間的資源共享，提高各部門相互協(xié)作的工作效率，從而進(jìn)一步保證了各部門工作的順利進(jìn)行和相關(guān)工作的相互協(xié)調(diào)。

3 卡調(diào)系統(tǒng)生產(chǎn)效益分析

礦用卡車運(yùn)輸產(chǎn)量的增加代表采剝生產(chǎn)效益的提高，萊比塘銅礦主要運(yùn)輸設(shè)備為TEREX-TR100礦用卡車，其生產(chǎn)效率柱狀對(duì)比情況見圖4，圖4中2016年為智能調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)作前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，2017年則為智能調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)作后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

圖3 GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)爆區(qū)物料圈定示意圖

圖4 礦用卡車生產(chǎn)效率對(duì)比示意圖

2017年與上一年度相比較，TEREX-TR100礦用卡車完好率增加了5%，利用率增加了8.2%，單臺(tái)運(yùn)輸設(shè)備平均產(chǎn)量增長(zhǎng)了15.8%。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工程中的應(yīng)用不斷優(yōu)化，提高了工程生產(chǎn)能力，“對(duì)于工程中進(jìn)行的邏輯思考、運(yùn)算和順序思維活動(dòng)，計(jì)算機(jī)的速度更快、效果更佳，減輕人的左腦思維[5]”，這是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)大型露天礦山的采剝生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)可視化生產(chǎn)管理意義重大。萊比塘銅礦采剝工程項(xiàng)目一直致力于露天礦山開采程序的研究和優(yōu)化，GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)建成并投入使用后，主要采剝及運(yùn)輸設(shè)備生產(chǎn)效益得到了大幅度提高，標(biāo)志著該課題的研究邁上了新的臺(tái)階。生產(chǎn)調(diào)度的可視化管理以卡調(diào)系統(tǒng)為中心，以局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)為傳輸媒介，以圖表形式向各個(gè)職能部門以及技術(shù)管理人員傳輸信息，在提高項(xiàng)目生產(chǎn)效益的同時(shí)，各職能部門之間的工作配合更加密切，相互協(xié)調(diào)工作更加同步化、有序化，對(duì)實(shí)現(xiàn)大型露天礦山“精細(xì)化[5]”生產(chǎn)管理模式起到了重要的紐帶作用。