بخشی از مقاله
چکیده
هزینه بارگیری و باربری در معادن سطحی درصد قابل توجهی از هزینههای استخراج را به خود اختصاص میدهد. یکی از راه هایی که میتوان بهرهوری سیستم حمل در معادن را به میزان قابل ملاحظهای افزایش داد. اختصاص مناسب تعداد و نوع کامیون ها به مسیرهای باربری است. با توجه به اینکه در معادن عاملهای زیادی در اختصاص ماشین آلات تاثیر دارد، استفاده از روشهای سنتی و حتی روشهای معمول تحقیق درعملیات و ریاضی نمیتواند پاسخگوی ما در این معادن باشد؛ بنابراین بهترین روش برای حل این مسائل استفاده از شبیه سازی است.
بدین منظور نرمافزاری جهت شبیهسازی سیستم تخصیص ثابت بر اساس روش شبیهسازی مونتکارلو تهیه شده است. نرمافزار با دریافت دادهها، شبیهسازی را برای کلیه حالتهایی که میتوان کامیونها را بین مسیرهای بارگیری تا سنگ شکن یا انبار مواد توزیع کرد، اجرا نموده و گزارش کاملی از هزینههای عملیاتی، مقدار تولید، عیار و کارایی ماشینآلات ارائه میدهد و مناسبترین توزیع را با توجه کمترین زمان انتظار برای کامیونها را پیشنهاد می نماید. این نرمافزار در معدن آهک کارخانه سیمان صوفیان، اجرا و نتیجه با روش سنتی مقایسه شد، که کاهش 6درصدی هزینه حمل را به همراه داشته است.
.1 مقدمه
به طور کلی تخصیص، فرآیندی است که به موجب آن منابع موجود به نیازها اختصاص داده می شوند. در عملیات ترابری معادن روباز با سیستم کامیون- شاول اختصاص داده شدن باربرها به بارکننده ها را می توان در مبحث تخصیص مورد تحلیل قرار داد. به طور کلی برای مکانیزم تخصیص سیستم کامیون- شاول دو روش عمده تخصیص ثابت و انعطافپذیر را میتوان متصور شد.
در روش تخصیص ثابت، تعداد کامیونها برای هر شاول مشخص و دارای مقدار ثابت بوده و در طول شیفت تغییر نمیکند و هر کامیون فقط از یک شاول بارگیری میکند و کامیون با توجه به نوع بار خود که باطله یا ماده معدنی است به مکان موردنظر ارسال می شود و عملیات تا زمانی که برنامه تخصیص تغییر نیابد، ادامه پیدا می کند. در روش تخصیص انعطافپذیر، کامیون ها در طول شیفت به شاول معین تخصیص داده نمی شود، بلکه در هر لحظه با توجه به شرایط مختلف و بر مبنای یک سیستم خاص، آنها را برای بارگیری به سوی شاول خاصی ارسال میدارند - سیمرغ، . - 1386
علارغم اینکه روش تخصیص انعطافپذیر بازده بالایی دارد ولی به دلیل هزینه سرمایه گذاری اولیه بالا و نیاز به تجهیزات سخت افزاری و نرمافزاری پیچیده هنوز در اکثر معادن متوسط و حتی بزرگ کشور مورد استفاده قرار نمی گیرد. در اکثر معادن سطحی برای انتخاب تعداد و نوع کامیون مناسب، استفاده از مدل های عمومی تحقیق در عملیات در راستای بهینه سازی مطلق عملیات حمل و نقل می تواند مورد توجه قرار گیرد.
به سبب پیچیدگی مدلسازی با وجود سینه کارهای مختلف، بارکننده ها، باربرها و سنگ شکن ها با ظرفیت های متفاوت از یک سو و قابل قبول بودن عملکرد سیستم در نقاط نزدیک به بهینه از سوی دیگر می توان به الگوریتم شبیه سازی روی آورد. تا علاوه بر آنکه تمام پارامترهای سیستم حمل و نقل مانند: ظرفیت سنگ شکن ها، نوع باربرها و بارکنندهها و سایر مشخصات را در نظر بگیرد، احتیاج به محاسبات پیچیده و تجزیه و تحلیل مفصل نداشته باشد.
در زمینه استفاده از تکنیکهای شبیهسازی، Croos و Wiliamsin، تاثیر تخصیص بر روی نیازمندی های ناوگان حمل و نقل مورد بررسی قرار دادهاند - Croos وWiliamsin ، Tu . - 1969 و Huka یک مدل شبیه سازی برای تحلیل عملیات سیستم کامیون-شاول با توجه به شبکه باربری مختلف و تاثیر تخصیص بر اساس سیاست تولید، را توسعه دادند - Tu و Huka،. - 1985 عطاییپور و Baafi یک مدل شبیه سازی آماری برای تحلیل اجرای عملیات سیستم کامیون-شاول، با استفاده از نرمافزار آرنا1، را معرفی کردند - عطاییپور و بافی،Kolonjo . - 1999
یک مدل شبیه سازی برای سیستم حمل و نقل معدن روباز، با مطالعه تاثیر یک سیستم سنگ شکن جدید در معدن بر روی تولید سیستم کامیون-شاول را توسعه دادند - Kolonjo،Bissiri . - 2000 ، مکانیزم توالی کار سیستم کامیون-شاول را بر پایه راهنمایی طبیعی در اجتماع حشرات به کار گرفت، این روش بر پایه مدل آستانه تحریک که برای مدلسازی توالی کار در اجتماع حشرات و مدلسازی تعویض وظیفه در سیستم کامیون-شاول به کار گرفته شده است - Bissiri، Agusto
. - 2002 از تئوری صف جهت بهینهسازی سیستم حمل و نقل در معادن استفاده نمود - Agusta،. - 2012 دمیری و عطاییپور با استفاده از نرم-افزار شبیه سازی آرنا سیستم حمل و نقل معدن چغارت را شبیهسازی نمودند - دمیری و عطاییپور،. - 1384 محمدی و سلطانی جهت توزیع بهینه کامیونها در معدن واریزه کوهی کوهرنگ از نرمافزار آرنا استفاده نمودند - محمدی و سلطانی،. - 1391
از آنجا که در اکثر معادن سطحی تعدادی سینه کار به سنگ شکن ها و یا انبار مواد مربوط می باشند که هر یک دارای مشخصات منحصر به فردی است، بنابراین با روش های معمول نمی توان عملکرد سیستم را بررسی نمود. بر این اساس نرمافزاری به زبان C++ برای بهینهسازی سیستم حمل ونقل تهیه شد. با کمک این نرمافزار به راحتی میتوان با اختصاص کامیون های مختلف به مسیرهای متفاوت عملکرد سیستم را بررسی نمود. همچنین می توان تعداد و نوع کامیون های بهینه را انتخاب نموده و عملکرد سیستم بر اثر تغییر هر یک از پارامترها - مانند: زمان بارگیری، زمان رفت و برگشت، ظرفیت سنگشکن و انبار مواد و - …را بررسی کرد.
.2 شبیهسازی سیستم حمل و نقل
کلیه پارامترهای موثر در ترابری معادن روباز، حالت تصادفی2 داشته و نباید با آنها بصورت متغیرهای قطعی برخورد کرد. مدلهای قطعی که بر اساس زمانهای خاص برای هر عمل ارائه میشوند، برای برهم کنش بین بخشهای مختلف عملیات، مدلهای خوبی بشمار نمیروند. برای تعیین میزان تولید واقعی یک ناوگان کامیونی، روشهای شبیهسازی تصادفی جواب دقیقتری میدهند. در این حالت تهیه دادههای لازم برای تعیین تابع توزیع زمانهای بارگیری، تخلیه، رفت، برگشت و سایر متغیرها بسیار مهم است. این دادهها بایستی پویا بوده و با توسعه معدن اصلاح شوند - Olaleye،. - 2011
با توجه به تصادفی بودن متغیرها در سیستم حمل ونقل، روش شبیهسازی مونتکارلو که از نمونهگیری تصادفی برای محاسبه نتایج بهره میبرد، استفاده شده است. این روش یکی از الگوریتمهای محاسبهگر میباشد که برای محاسبه نتایج، بر نمونهگیریهای تکرار شوندهی تصادفی اتکاء میکند. به دلیل اتکای این روش بر محاسبات تکراری و اعداد تصادفی، روش مونتکارلو اغلب به گونهای تنظیم میشوند که توسط رایانه اجرا شوند.
گرایش به استفاده از روش مونتکارلو زمانی بیشتر میشود که محاسبه پاسخ دقیق، با کمک الگوریتمهای قطعی ناممکن یا ناموجه باشد. در شبیهسازی مونت کارلو بر خلاف بسیاری از شبیهسازیها، نیازی به دانستن روابط حاکم بر سیستم از قبیل معادلات دیفرانسیل و انتگرالی بین متغیرهای سیستم نداریم. تنها، کافیست یکسری توابع توزیع احتمالات فرایندها، مشخص شود؟
.3 الگوریتم مدل شبیهسازی سیستم حمل و نقل
الگوریتم برنامه شبیهسازی، شامل چهار مرحله اصلی میباشد، که در شکل شماره 1 نشان داده شده است. نرمافزار ابتدا صف مقابل بارکنندهها را کنترل میکند. اگر کامیونی در صف نباشد پس بارکننده بیکار است و برای آن زمان انتظار محاسبه میشود. حال اگر کامیونی در صف باشد، در این صورت کامیون در انتهای صف قرار می گیرد و زمان انتظار برای آن محاسبه میشود تا اینکه نوبت بارگیری ماشین مورد نظر برسد.
اگر ماشین در حال بارگیری باشد، یک عدد تصادفی بر حسب مقدار متوسط و انحراف معیار زمان بارگیری محاسبه و تا وقتی که زمان واقعی به زمان بارگیری نرسد، کامیون در حال بارگیری خواهد ماند و سپس به مرحله رفت وارد میشود. پس از بارگیری، یک عدد تصادفی باتوجه به مقدار متوسط و انحراف معیار زمان رفت برای کامیون مورد نظر منظور میشود که تا پایان مدت این زمان، کامیون در حال رفت خواهد بود. در مرحله تخلیه و برگشت نیز یک عدد تصادفی مانند مراحل قبل محاسبه میگردد. البته اگر در هنگام تخلیه مخزن سنگ شکن پر باشد تا زمانی که حجم مواد داخل مخزن سنگشکن به انداره ظرفیت کامیون کاهش نیابد به کامیون اجازه تخلیه داده نمیشود.
