基于卡调实时调度方式提升露天矿设备作业效率

韩 磊

（中煤平朔集团有限公司 安家岭露天矿，山西 朔州 036006）

露天矿是一个以采掘为中心，运输为纽带大型生产系统，生产效益很大程度上取决于设备作业效率和整个生产系统的能力[1]。为了提高设备的作业效率，安家岭露天矿在2018 年完成了卡车调度系统建设，并应用于主要生产环节；由于卡调系统（卡车自动化调度系统简称）前期规划注重硬件建设而忽视软件开发应用，缺乏与生产工艺流程相融合，致使卡调系统的建立对设备作业效率的提高未达到理想效果。为此，根据卡调系统实时调度理论，结合现场生产作业流程，制定了合理的实时调度方案。

1 安家岭露天矿卡调应用现状

安家岭露天矿利用卡调系统将采运设备、辅助设备等大型设备、生产道路网、设备维修、设备管理等分散的子系统有机地联系起来，将其纳入1 个监管系统进行综合管理，实现了实时监控[2]；但是卡调系统在采运环节未起实质性作用，没有改变原有调度方式，致使运输设备效率未有明显提升。

1.1 设备效率现状

国内外露天矿生产实践表明：采用单斗-卡车工艺的露天矿，卡车运输的费用占整个矿山生产费用的比重较大，一般在40%～60%[3]，2019 年安家岭露天矿9335 卡车作业效率图如图1，传统的调度模式并不能够有效的发挥卡车的效率，卡车台班实际作业时间占70%、非作业时间占30%[4]，致使存在卡车运输能力的浪费、成本的增加。总时间=可用时间+故障时间，可用时间=作业时间+非作业时间，作业效率=作业时间/总时间。

图1 2019 年安家岭露天矿9335 卡车作业效率图

安家岭露天矿主要生产环节应用卡调系统后，根据预期成效设备作业效率及产量提高幅度往往可达到5%～15%。经过数据分析，采运设备的作业效率，卡车单耗等指标未有明显提升。

1）通过统计分析2020 年1 月份930E 卡车作业效率数据可知：卡车日均作业效率约73%。1 月1日—1 月7 日930E 卡车作业效率统计表见表1。

表1 1 月1 日—1 月7 日930E 卡车作业效率统计表

2）通过统计分析2020 年1 月份930E 卡车与电铲能力匹配数据可知：露天矿生产能力不仅与设备的实动率有直接关系，还与采运设备的匹配情况有关系；采运设备匹配差值越大，设备能力不能够有效利用，存在设备能力浪费，设备效率不能充分发挥，进而造成生产成本增加。4100XPC 电铲与930E 卡车匹配情况统计表见表2。

表2 4100XPC 电铲与930E 卡车匹配情况统计表

3）通过统计分析2017—2019 年轮胎、柴油单耗数据可知：矿坑受背斜影响，卡车运距、提升高度不断增大，轮胎、柴油单耗逐年增加；但是，2018 年生产各环节卡调系统的使用后，卡车的轮胎、柴油单耗持续呈大幅度上升趋势，卡调系统的优化管控作用未体现。2017—2019 年轮胎、柴油单耗情况图如图2。

图2 2017—2019 年轮胎、柴油单耗情况图

虽然卡调系统已在安家岭露天矿主要生产环节得到了应用，但是卡车的作业效率、采运设备的合理匹配及卡车的轮胎、柴油单耗等指标没有明显改观。因此，卡调系统优化资源配置功能未能够充分开发利用，安家岭露天矿生产整体效益未有明显改观。

1.2 调度现状

安家岭露天矿在生产过程中，卡车调配需要的各种信息如卡车、电铲等设备的位置、状态等信息，调度室利用卡调系统能够实时监控、采集。但是由于系统软件开发程度低，实时数据不能有效利用，致使安家岭露天矿调度模式未进行有效改进，还是以人工调度、固定配车的方式调配卡车。根据设备效率分析及现场生产实际情况，发现现有调度方式影响生产效率的主要因素：

1）现有的调度方式不够科学，只是依靠生产管理人员经验进行配车，初始配车就容易出现不合理，车铲配比不均衡，造成车多铲少或者铲多车少；从而造成卡车频繁调动、待装待卸时间增大及燃油、轮胎消耗等，设备效率得不到充分发挥，影响矿山整体生产效益。

2）当现场条件发生小的变化，且持续时间较短，车铲匹配短时失衡时，由于生产信息统计不全面，不能及时、合理的将需调配的卡车改派，导致卡车排队待装，配车存在盲目性、随意性，造成设备的浪费是很大的。

3）当现场条件发生较大变化且持续时间较长，需要对卡车进行重新调配时，现场生产管理人员需逐个通知要调整的卡车司机，这就延长卡车的调配时间。通常设备由现地点转移到其他作业地点要耽误大量时间，影响设备效率的发挥[5]。

为了提高露天矿的管理水平，实现各种生产资源的合理配置利用，充分发挥卡调系统的优越性，需利用卡调系统对露天矿的采装、运输、卸载全过程进行实时监控与管理，进行优化调度方式，改变现有调度模式，实现实时调度。

2 实时调度

实时调度是露天矿卡调系统的核心，实时调度的好坏将直接影响设备效率的发挥、产量计划的完成以及整个矿山的生产经营情况，是卡调系统能否见效的关键所在。

2.1 实时调度理论

实时调度的目的就是用尽可能少的设备把尽可能多的矿岩从装载点运到卸载点；而调度工作的核心就是把需要调度的设备调到最需车辆的装载点或卸载点。从静态上看，由于设备的运行速度、装卸时间、装载能力等是一定的，因此，这是一个车流规划问题；从动态上看，由于设备的运行状态、位置等是随机的，因此这又是一个实时动态调车问题[6]。实时调度必须以车流规划为基础，尽量实现车流规划之结果，从而实现整个系统的最优。

卡车实时调度流程图如图3，根据矿山设计形成的道路，以车流规划为基础，露天矿的实际生产情况约束条件为依据，并且要根据系统中出现的随机情况按照不同的规则对车量进行实时调度。实时调度之后必然导致车流规划结果的变动，所以要再一次更新车流规划程序，得出新的车流规划路线[7]。

图3 卡车实时调度流程图

2.2 实时调度流程

通常情况下，实时调度分2 阶段进行：①根据班计划及生产情况对通往各装、卸载点的车辆进行车流规划；②在卡车需要调度时，根据生产的实际情况以车流规划为基础进行实时调度[8]。

安家岭露天矿根据实时调度的理论知识，并结现场生产的实际情况，制定了合理的、操作性强的实时调度流程：

1）接班时调度室调度员根据卡调系统车流规划结果，将车铲匹配方案和设备运行情况，通知给当班生产管理人员。

2）生产管理人员初次配车时根据调度报表，结合本班组实际情况，合理规划卡车去向；如果出现车多铲少的情况，及时安排卡车待命，避免出现卡车待装，待卸，和盲目找铲等情况。

3）在生产过程中，当生产条件出现变化、车铲匹配失衡时，调度室卡调系统报警提示并提出卡车调配方案，调度员及时将生产实时状态和调配方案，利用报话机简洁明了的提供给生产管理人员；生产管理人员根据掌握的各种信息，结合现场的实际情况，确定合理的卡车调配方案，并利用报话机上报至调度室；调度员利用卡调系统信息传送功能，准确、快速的将调度指令发送至卡车移动终端；卡车移动终端接收到信息，并启动语音功能提醒给设备司机，司机接收信息后按指令作业。

4）交班时，调度员将最新的车流规划方案通知现场生产管理人员，生产管理人员根据车流规划方案将需要调配的卡车通知调度员，调度员利用卡调系统信息传送功能，对卡车进行快速调配至指定地点、交班。

2.3 实时调度应用

实时调度的现场应用必须具备基础硬件建设完整、系统软件车流实时规划功能实现及人员熟练操作卡调系统。安家岭露天矿根据应用条件，积极开展相关工作，2020 年4 月份实时调度方式在生产现场得到初步应用。

1）2020 年5 月份930E 卡车作业效率达到了80%，较原有调度方式作业效率提高了6%。5 月1日—5 月7 日930E 卡车作业效率统计表见表3。

表3 5 月1 日—5 月7 日930E 卡车作业效率统计表

2）2020 年2 月—5 月930E 卡车在运距、可用率、实动率等方面运行条件整体情况差别不大，但是因实时调度的现场应用后，随着卡车的作业效率得到一定提升，产量也在相应的提高。930E 卡车2月—5 月卡车运行情况见表4，930E 卡车2 月—5月产量情况统计图如图4。

表4 930E 卡车2 月—5 月卡车运行情况

图4 930E 卡车2 月—5 月产量情况统计图

实时调度现场生产环节应用后，卡车减少了待装、待排时间及空运时间，作业效率得到了提升；由于实时调度方式初步运行，调配人员对流程不熟悉，调配局部环节存在滞后，致使作业效率提升幅度较小。

3 结语

安家岭露天矿从运输设备作业效率、单耗及采运能力匹配情况，分析了原调度方式的存在的问题，实施实时调度的必要性。同时，结合现场生产作业流程，以卡调系统车流规划为前提，制定了实时调度作业流程，从而增加了设备的实际作业时间，提高设备的作业效率。