矿山生产计划的编制直接影响矿山的决策、经营、生产和管理，是矿山生产不可缺少的一部分。随着计算机技术的不断进步，利用计算机软件制定生产计划的研究取得了很大进展。国内研究取得了一些成果，但多用于煤矿和露天矿山，难以适应生产工艺复杂的地下金属矿山。国外多种矿业软件提供了地下金属矿山生产计划的功能，但前期数据准备工作复杂，可操作性差，在国内矿山应用不广泛。近年来，三维可视化技术越来越多地应用于矿业相关软件中。将规划与矿山数字建模相结合，在三维可视化环境下实现地下金属矿山生产规划功能，已成为计算机生产规划研究的热点问题。遵循这一思路，迪明矿业软件开发了地下金属矿山生产计划功能模块。

一、系统需求和关键技术

地下矿山生产具有生产对象属性不确定、生产过程多、生产环境复杂、受随机因素影响大等特点。推断其空范围内的矿床形态和品位分布，在规划过程中难以准确可视化。采矿系统各流程相互制约，工作程序繁多复杂，在规划过程中难以抽象表达；采场地质条件、操作人员技能等随机因素对生产影响较大，在计划过程中难以预见。因此，一个有效可行的计算机规划系统应满足以下要求:

(1)基于采矿环境和资源的三维模型制定计划，准确反映矿床和项目的实际情况。

(二)模拟和预览任意时期计划数据的挖掘过程。

(3)能够根据预演结果找出影响产量稳定的因素和产量不平衡的时期，并在计划过程中进行调整。

(4)能够根据预检结果确定需要投入设备、班组和盘区的采场下限和上限。

(5)能够根据计划结果自动生成项目进度表和各时期的生产计划表。

(6)易于使用，效果直观生动，能够通过虚拟现实或动画演示计划的结果。

为了实现上述目标，人们主要遵循三种思路来研究矿井生产计划的计算机编制:优化法、模拟法和综合法。DIMINE软件采用模拟方法解决地下金属矿山的生产计划问题。它不需要要求一个最优的方案，而是通过对用户拟定的方案参数进行预习，评估其可行性，反复修改，再预习的过程，就可以得到一个最满意的方案。与最优化方法相比，它具有描述能力强、随机因素多的优点。在三维可视化环境下用仿真方法制定生产计划，涉及三维可视化建模与设计、任务分解与任务单元生成、自动搜索与排序、统计报表输出、计划过程三维动画等关键技术。

二、系统原理和系统结构

(一)基本原则

DIMINE软件的数字化建模为生产计划提供了良好的基础数据平台，采场和工程的三维实体模型作为生产现场各种属性的载体，是生产计划的三维可视化数据库。地下矿山生产计划模块将用户输入的计划参数与前期建立的三维模型相结合，生成生产任务；然后根据用户定义的约束要求对任务进行排序，编制生产计划；最后，用户在3D可视化环境中调整并重新运行数据，并输出计划的结果。

生产计划的基础数据包括生产现场的三维实体文件、路径文件和块模型。三维文件就是DIMINE软件前期建立的三维模型，如图1；该文件是3D模型的设计或提取的中心线，如图2所示。生产路径的方向根据工程推进方向和采矿方法的要求确定。DIMINE软件的块模型基于线性八叉树和B树，不受内存容量的限制，可以通过模型约束来拟合实体模型。模型的块段大小不固定，可以对整个矿区建立统一的块段模型，根据估价、规划等不同场合设置不同的块段细分级别。

图1三维实体

图2生产路径

地下矿山生产过程中的各种工序分为两种生产活动:主要活动和派生活动。主体定义为产生实物空的活动，如挖掘、采矿；在主活动产生的空区间内进行的不直接产生物理空区间的活动称为衍生活动。活动被分配给生产路径，并且在生产路径上发生的生产活动是生产任务。输入用户计划参数作为生产任务的属性。

任务之间有一定的逻辑关系。即一个活动要进行，它的前驱活动必须完成，它的后继活动只有完成了才能进行。这个过程的顺序称为“后续顺序”；一个制作人完成一项任务后，他会继续下一项任务。同一生产者的这样一种构造顺序关系，叫做“继承”。继任和后序通常由系统自动分配或由用户指定，称为固定继任和固定后序。

系统在所有任务之间建立“接续”与“接续”的关系，即完成生产任务衔接顺序的安排。这种排列是通过根据用户指定的约束搜索和过滤合格的任务而生成的。约束条件包括搜索距离、生产活动之间的前后操作以及任务是否可以启动。系统根据优先级、站点距离等对搜索到的任务进行比较分析。，并找出最合适的任务作为当前任务的“后继”或“后序”。

在计划执行过程中，以生产者的推进为主线，以计划的周期时间为约束，计算每个周期内各项任务的完成量。生产者的长度和生产能力由用户自己定义。系统根据每个周期内主要任务的完成情况，将生产现场的三维实体切割成周期单体，作为生产计划过程的可视化单元。如果任务的计量单位是长度，那么通过简单的计算就可以得到每个循环单体的切割点；如果任务的计量单位是质量或体积，则按如下方式切割:首先沿推进方向对场地对应的3D实体进行分段，然后从起点开始逐层计算分段的属性，直到达到总推进量。此时，取末端图层的线段中心，沿前进方向移动线段长度的一半，通过点和垂直于生产路径的平面切割3D实体。派生任务没有图形数据承载其属性，只是通过属性表记录每个周期的数据。

最后，系统根据任务排序、任务属性数据和周期单位输出规划结果。

(2)系统结构

DIMINE矿业软件采用平台和插件组成框架，井下矿山生产计划子系统作为功能模块链接到平台上。该模块可分为数据准备、数据验证、参数指定、执行、结果预览和输出，如图3所示。

图3系统结构

1.数据准备。与前期建模工作紧密联系，在建模过程中需要对实体模型进行命名。矿井数字建模是生产计划的数据准备。

2.数据检查。检查实体命名和实体有效性，确保生产现场生成和推进量计算正确。

3.参数规格。规划参数的输入通过数据表和三维交互两种方式实现。所有计划参数分为八个表，分别是生产活动汇总表、区域汇总表、项目类型汇总表、计划周期表、生产者假期日历、生产者汇总表、生产现场属性表、生产任务属性表。表1到表4只是四个最重要的表，省略了一些次要字段，以每个表列一条记录为例。

表1生产活动概述

表2生产场地属性

表3生产任务属性

表4生产者概述

生产活动汇总表用于定义生产流程中的活动。您可以根据不同矿山的情况灵活添加不同的生产活动，并指定其类型、计量单位、前后流程的关系以及后序和后序的搜索距离，如表1所示。

用户定义的生产活动通过生产站点属性表在站点上分配。在该表中，设置场地的分段细分系列、固定演替和序列，并根据项目类型汇总表和面积汇总表指定场地的类型和面积，如表2所示。

系统根据现场分配的活动生成生产任务属性表，活动和现场名称用“@”连接形成任务名称。该表用于定义生产任务的初始参数和模拟结果。前者包括分拣优先级、初始状态、计划期初完成数量、现场产能阈值，由用户自行定义；对于后一项任务，如构造者、起止时间、前任和继任者、计划期间完成总量等，系统会自动填写计划操作后的信息，如表3所示。

生产者汇总表定义了生产者的生产能力和活动，以及计划开始时的初始地点和参与生产的开始时间，并根据区域汇总表为生产者划分工作区域，如表4所示。

计划表设置计划周期的长度和数量，可以按日、月、年定义，长期计划和短期计划可以同时安排。制片人的假期日历规定了制片人的假期计划；区域汇总表用于划分生产者的工作区域；工程类型汇总表定义了生产现场的工程类型。

4.执行。计划的执行部分包括指定计划的开始时间和为健康任务的排序设置搜索方案的工作。用户检查执行结果，修改初始计划参数，重新执行计划，直到生成满意的计划方案。

5.预览并输出结果。结果通过三维动画、周期性单体图、数据表、甘特图和定制报告显示。数据表包括周期单体汇总表和周期派生任务单体汇总表，分别记录每个周期内每个主任务和派生任务的推进量、构造者、起止时间，整个计划周期内每个任务的汇总数据存储在生产任务属性表中；甘特图可以导入到Microsoft Project中进行绘制；报表定制功能通过Jet SQL语言编写的报表模板输出Excel表格。

三。工程实例

(一)项目现状及参数说明

某矿矿床为缓倾斜铜矿床，无轨和无轨开采同时进行，开拓系统复杂，巷道工程众多。本项目收集了7个中段57块面板的工程数据，安排了2010年下半年的生产计划。根据矿山提供的设计数据，建立计划采掘工程和采场模型，直接导入计划模块，如图4所示。

图4规划项目的三维模型

全矿生产过程按逻辑顺序分为掘进、扩漏、中深孔、供矿、充填、钻孔六项活动。其中，采掘和供矿是主要活动。制作方有102个制作团队，计划之初的产能和初始场地是根据实际情况给出的。在计划开始时，为3D环境或生产站点属性表中的某些生产站点分配固定后续任务和后期订单，以及完成数量。计划周期为半年，每月一个计划周期，共6个周期。

(2)排列结果

根据试运行方案，发现“无轨1区”-600中段掘进能力低，且-485水平运输巷掘进时间长，影响后续工程施工进度。在“一号区”无轨区域增加一个掘进队，动员生产能力大的生产厂家施工-485运输巷，重新运行方案。得出2010年下半年，该矿预计完成掘进量26022.19米，深孔工程量88127.19米，采矿量424.68万吨，供矿量433.18万吨

根据规划结果，生成规划过程的三维动画(截图见图5)和甘特图(图6)，并根据矿山的报表格式要求编制报表模板，输出规划报表(图7)。

图5规划过程的3D动画截图

图6甘特图

图7报表模板编写界面

四。结论

(1)三维可视化环境下的生产计划系统清晰地反映了空中矿体、围岩和采矿工程的分布情况。结合规划过程的三维动画，规划直观生动。

(2)系统采用交互式仿真方法，适应地下金属矿山复杂的生产过程，充分结合决策者的智慧和经验，贴近生产实际。参数定义和报表输出的灵活性很大，可以满足不同矿山的要求。

(3)将生产计划与矿井数字建模紧密结合，使之不再是两个相对独立的系统。前期建模数据可以直接导入生产计划模块，大大简化了生产计划的数据准备。

(4)工程实践表明，该系统可行有效，显著提高了地下矿山生产计划的效率。

(5)系统的不足之处在于，目前只能模拟方案，而不能优化，方案的最终改进依赖于用户根据模拟结果的自我调整；规划过程中没有实现空闲置生产者的合理分配。在这两个方面，系统功能都需要进一步扩展。

下一篇：资金时间价值原理是什么(资金时间价值原理正确的揭示了)

上一篇：紫外可见分光光度计检定规程(紫外可见分光光度计测什么)