Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Актуальность темы

2. Научная задача работы

3. Цель работы и основные поставленные задачи

4. Используемые методы

5. Новизна научных положений

6. Практическое значение

7. Основное содержание работы

Выводы

Перечень ссылок

1 Актуальность темы

Поддержка рентабельности и безопасности угольной промышленности Украины является одной из основных задач государства. Вместе с тем с увеличением глубины разработки и усложнением экономических условий, в которых угольная промышленность должна обеспечить энергетическую независимость государства повышаются риски производства, связанные с неопределенностью горно-геологических условий, снижением надежности техники под воздействием интенсивного горного давления, повышением вероятности аварий, также с усилением нестабильности финансирования проектов в условиях посткризисной экономики. Подавляющее большинство исследований посвящено анализу внешних и внутренних экономических рисков горно добывающих предприятий, а также рисков аварий и травматизма. Внутренние проектные риски угольных шахт практически не исследовались, хотя их доля является преобладающей учитывая специфику подземных условий работы и высокой степени геологической неопределенности месторождений угля. В таких условиях адекватная оценка внутренних рисков добычи угля шахтами является критически важным, что обусловливает актуальность выбранной темы исследований.

2 Научная задача работы

Научная задача, которая решается в данной работе, заключается в повышении стабильности выполнения календарного плана дефектного монопроекта угледобычи путем управления внутренними рисками в условиях ограниченного лимита времени и дефицита финансовых, материальных и человеческих ресурсов.

3 Цель работы и основные поставленные задачи

Целью работы является обеспечить плановую добычу в течении текущего года за счет ликвидации рисков срыва сроков монтажа и демонтажа лав.

Основная идея работы заключается в использовании закона больших чисел и центральной предельной теоремы, которые регулируют взаимное влияние отдельных процессов подземной добычи угля на степень рисков горного производства.

Объектом исследований являются процессы управления внутренними проектными рисками при подземной добыче угля.

Предметом исследований являются модели и методы управления внутренними рисками проектов, которые возникают под влиянием стохастических факторов горного производства.

Основные задачи исследований заключаются в следующем:

1. Идентифицировать внутренние риски угледобычи. Проанализировать математические модели, применяемые для анализа внутренних проектных рисков угледобычи и соответствие программы развития горных работ проектно-ориентированном стиля управления, а так же выполнить анализ задержки сроков выполнения монтажа и демонтажа лав.
2. Исследовать стохастические параметры основных процессов программы развития горных работ как универсальных индикаторов проектных рисков. Изучить тренды и вариации темпов подготовительных и очистных работ и их автокорреляционной функции.
3. Выполнить количественную оценку рисков путем стохастического моделирования монопроекта подземной угледобычи. Исследовать его риски и чувствительность к вариации отдельных факторов.
4. Обосновать рекомендации по повышению стабильности выполнения календарного плана дефектного монопроекта угледобычи в условиях ограниченного лимита времени и дефицита финансовых, материальных и человеческих ресурсов путем управления внутренними проектными рисками.
5. Обосновать методы повышения информационного ресурса монопроекта угледобычи для снижения внутренних рисков. Усовершенствовать комплексное управление внутренними рисками монопроекта угледобычи.

4 Используемые методы

В работе использованы следующие методы исследований: методы статистического анализа и теории вероятности для исследования вариации нагрузки на очистной забой и темпов проходки, а также исследование их автокорреляции, методы стохастического моделирования для выявления сценариев реализации монопроекты угледобычи и оценки их достоверности (риска), методы искусственных нейронных сетей и генетических алгоритмов для факторного анализа чувствительности проекта.

5 Новизна научных положений

Новизна научных положений заключается в следующем:

1. Впервые разработана стохастическая имитационная модель монопроекта угледобычи, которая реализуется с оптимальным воскресным шагом во времени, основанная на экспоненциально затухающем тренде подготовительных и постоянном тренде очистных работ с вариацией их темпов, что согласуется с нормальным законом распределения, и доказана максимальная чувствительность монопроекта угледобычи к фактору малоамплитудных нарушенностей, долевое участие которого в вариации сроков выполнения проекта превышает 50 %.
2. Уточнены основные факторы, которые обусловливают внутренние проектные риски угледобычи.
3. Получило дальнейшее развитие представления о стохастическую взаимодействие основных производственных процессов подземной угледобычи как случайных событий, имеющих условную вероятность, и является составной сетевой модели монопроекта.

Научное значение работы состоит в установлении параметров случайных функций темпов проходческих и очистных работ как составных монопроекты угледобычи, а также доказательства его максимальной чувствительности к фактору малоамплитудных нарушенности.

6 Практическое значение

Практическое значение состоит в повышении на 20-25% стабильности выполнения календарного плана дефектного монопроекта угледобычи в условиях ограниченного лимита времени и дефицита финансовых, материальных и человеческих ресурсов благодаря управлению внутренними проектными рисками путем увеличения информационного ресурса и вводу в проект томографии массива горных пород в его инвестиционной фазе.

Разработанный метод стохастического моделирования хода выполнения проектов и методика анализа их чувствительности используется на угольных шахтах для оценки и управления внутренними проектными рисками угледобычи, и в курсах «Управление проектами» и «Управление рисками», а также подготовке магистерских работ.

Обоснованность и достоверность научных положений, подтверждена высоким уровнем надежности (не менее 90 %), с которой определены параметры случайных функций, отражающих темпы основных производственных процессов угледобычи, корректным применением основных теорем теории вероятности и математической статистики при стохастического моделирования указанных процессов, совпадения прогнозных и фактических показателей работы очистных забоев с погрешностью, не превышающей 24 %.

7 Основное содержание работы

Проекты отработки запасов угольных пластов относятся к наиболее рискованным в связи с тем, что они связаны с большим количеством факторов высокой степени неопределенности. Особенно высока неопределенность горно-геологических данных, которые на практике уточняются только по мере отработки месторождения. Обычно в проекте существуют несколько факторов, имеющих случайную природу, причем все факторы или большая часть их воздействуют на показатели проекта одновременно. Поэтому оценка совокупного влияния случайных факторов на проект в целом является весьма сложной задачей.

В связи с этим было развито новое научное направление оценки рисков проектов на основе применения стохастического моделирования [1-5]. Сущность такого подхода заключается в следующем. Прежде всего, обосновывается и разрабатывается математическая модель проекта. После этого готовятся исходные параметры модели. В случае анализа программы горных работ на угольной шахте в качестве основных параметров используют сроки выполнения отдельных работ (например, проходки конкретной горной выработки, отработки лавы, монтажа очистного оборудования и т.п.). Затем определяют критический путь проекта или программы по специальному алгоритму. Особенностью стохастического моделирования является то, что задачу о критическом пути решают сотни раз для одной и той же структуры одной и той же модели. Однако на каждом решении параметры модели (длительность отдельных работ) выбирают из заранее заданных законов определения с помощью процедуры самплинга.

Ниже описан пример анализа рисков выполнения программы горных работ на примере сложной и большой шахты ш/у Покровское

Рисунок 1 – Объединенная программа горных работ на 2011

Для анализа рисков программы горных работ на 2011 были подготовлены и проанализированы следующие данные. Программа подготовки запасов и программа ввода-выбытия очистных забоев были собраны в общую программу горных работ на ш/у Покровское. Все работы представлены векторами, которые имеют выходной и входной узел. Векторы соединялись в графы в той логической последовательности, которая отвечала реальной последовательности подготовительных, монтажных и очистных работ. Например, работы по подготовке 1 южной лавы блока 10 к пуску, выполняемые бригадой 1 начинаются с узле 1 (в момент времени 1 января 2011). При этом согласно программе в течение января заканчивают проходку 180 м конвейерного штрека 1 южной лавы (вектор 1-24), затем проходят 270 м монтажного ходка (вектор 24-25), после чего проходческая бригада переводится на подготовку блока 5-7. Монтаж 1 южной лавы осуществляется за месяц в течение апреля (вектор 25-93), после чего начинаются очистные работы. При этом освоение очистных работ в 1 южной лавы (ее разгон до проектной нагрузки) производится в течение четырех последующих месяцев с мая по август (вектор 93-95), а после выхода на проектную мощность лава должна стабильно добывать по 45 тыс тонн ежемесячно (вектор 95-98).

Согласно ранее выполненному анализу разброс (коэффициент вариации) плановых темпов проходки составляет согласно опыта работы шахты Красноармейская – Западная № 1 порядка 30%. Этот уровень разброса проверен на большом представительном количестве подготовительных выработок (более 10) а также подтвержден по фактическим показателям других шахт (им. Засядько, Южнодогнбасская № 1, им. Героев космоса). Устойчивое значение коэффициента вариации темпов проходки и экспоненциальный тренд затухания темпов с увеличением длины выработок свидетельствуют о фундаментальной закономерности, которая обусловлена законом больших чисел и центральной предельной теоремой теории вероятности.

При анализе рисков программы горных работ 2010 года использовали такую же величину коэффициента вариации темпов добычи из очистных забоев. Вместе с тем последующий анализ фактических показателей работы лав показал, что вариация темпов не является постоянной и зависит от текущей добычи. На рис. 2 показан график зависимости вариации темпов добычи от ее текущего значения по данным нескольких лав. Оказалось, что вариация падает согласно экспоненциальной зависимости при росте темпов добычи. При этом показатель тесноты связи превышает 0,9, что свидетельствует о сильной устойчивой связи между абсолютным значением добычи и ее вариацией.

Рисунок 2 – График зависимости вариации темпов добычи от ее текущего значения по данным нескольких лав

В связи с этим анализ программы 2011 выполнялся с учетом установленной зависимости вариации темпов добычи от ее абсолютной величины. Был приведен файл исходных данных, в котором закодирована вся программа горных работ с ее параметрами и особенностями. При этом она состоит из 163 векторов, соединенных в 98 узлах. Такой сложный граф возможно проанализировать только с помощью компьютера. В процессе стохастического моделирования оценивались возможные реализации критических путей графа и их частоты. В связи с тем что в процессе моделирования использовано 200 итераций, указанные частоты согласно теореме Бернулли приближаются к действительной вероятности реализации найденных критических путей.

На рис. 3 приведен список критических путей программы с их вероятностью. Прежде всего, отметим, что в результате стохастического моделирования выявлено 32 критических пути, что составляет около 3 5% от общего числа узлов. Это хороший показатель, поскольку он свидетельствует о тщательной сбалансированности программы и примерно равномерной загрузке всех проходческих, монтажных и добычных бригад. Если бы критических путей было немного, например 2-3, это означало бы, что программа составлена небрежно, и в ней имеется несколько явно выраженных перекосов, которые легко выявляются критическими путями. Чем больше критических путей и чем равномернее распределена между ними вероятность, тем выше качество программы.

Рисунок 3 – Список критический путей программы 2011 и их вероятности 32 пути

В таблице приведены основные критические пути, имеющие максимальную вероятность. Как видим, наиболее напряженный критический путь связан с проходкой монтажного ходка, монтажом и отработкой 2 южной лавы блока 10. В 34,5 случаев из ста указанная цепочка работ является критической.

Таблица 1 – Характеристика наиболее вероятных сценариев реализации критических путей в программе горных работ 2011 года

№ п/п	Цепочка векторов	Риск, %	Расшифровка			Вероятность
1	-1-43-43-44-44-45-45-46-46-98	26,5	Проходка монт ходка, монтаж и отработка 2 южной лавы блока 10			34,5%
2	-1-24-24-25-25-93-93-95-95-98	17,5	Монт ход 1 южн.лавы бл.10	1 юж. Лава бл.10		23%
3	-1-29-29-30-30-96-97-98	18,0	Вент. штр. 6 южн. лавы бл.2	Монт ход 6 южн. лавы бл.2	6 юж. Лава бл.2	21%
4	-1-83-83-84-84-85-85-98	10,0	Вент штр 3 лавы южн. бл 8	Монтажн ход 3 лавы южн. бл 8	3 лава южн. бл. 8	14,5%
5	-1-48-48-49-49-50-50-51-51-52-52-98	3,0	5 южн. конв штр бл 10	Вент Сбойка № 2 5 южн лавы бл 10	Монт ход 5 южн лавы бл 10	7,5%
	Всего	75,0

С вероятностью 23 % может реализоваться в качестве критического пути цепочка работ по подготовке и отработке 1 южной лавы блока 10.

С вероятностью 21 % может оказаться критической последовательность операций по подготовке и отработке 6 южной лавы блока 2.

Определенные опасения связаны с подготовкой и отработкой 3 лавы южной панели блока 8 (вероятность этого критического пути составляет 14,5 %), а также подготовка 5 южной лавы блока 10, которая может не уложиться в график с вероятностью 7,5 %. Остальные критические пути маловероятны и поэтому не анализируются.

Несмотря на выявленные критические пути на первый взгляд они не должны вызывать опасений. Так подготовка и монтаж 2 южной лавы блока 10 выполняется в установленные сроки, а ее разгон до проектной нагрузки даже быстрее плановых сроков. Распределение даже самых поздних сроков выполнения плановой годовой добычи не превышает 48 недель, то есть года (рис. 4). Это создает ложные впечатления о надежности выполнения программы горных работ на 2011.

Рисунок 4 – Самый ранний и самый поздний сроки завершения плановой добычи в 2 юж лаве блока 10 в 2011 (в неделях)

Причин тому несколько. Во-первых программа составлялась на основании гипотезы о благоприятных горно-геологических условиях отработки. Однако только в пределах южного крыла блока 10 уже первая лава (4 южная) столкнулась с проблемой перехода малоамплитудной нарушенности, которая представлена замещениями угольно пласта прочным песчаником. Видно, что по мере входа лавы в зону нарушений постепенно падают темпы ее подвигания, что естественно, поскольку происходит интенсивный износ забойного оборудования и механизированных крепей. Более того, следует с высокой степенью уверенности утверждать, что на указанных участках геологические условия будут даже хуже, поскольку они расположены в непосредственной близости к Котлинскому надвигу.

К сожалению, существует еще один существенный неблагоприятный фактор, который пока не учтен в программе. Речь идет о спаренности 1 и 2 южных лав. Хорошо известно, что отработка спаренных лав при прочих равных условиях менее надежна, чем раздельная отработка каждой лавы в отдельности и в сложных горно-геологических условиях сопряжена с повышенным риском. Об этом свидетельствует и опыт отработки 5 и 6 южный лав ц п блока 8.

Существуют также повышенные риски при отработке 6 южной лавы блока 2, поскольку ее выемочный столб расположен непосредственно у крупного дизъюнктивна.

При составлении годовой программы были также допущены некоторые неточности. Так некоторые лавы планировалось ввести в работу сразу же после проходки монтажной камеры. В США есть опыт монтажа длинной лавы в течение двух-трех суток, однако практика выполнения монтажных работ на шахте Красноармейская – Западная № 1 свидетельствует о том, что наиболее вероятный период монтажа очистного оборудования составляет около двух месяцев. С учетом этого периоды монтажа были увеличены, в результате чего плановая годовая добыча снизилась до 4765,0 тыс. тонн вместо планируемых 5110,0тыс. тонн. Если же попытаться втиснуть дефицит добычи в программу, неизбежно возникнут новые критические пути, а сроки выполнения плановых заданий существенно сместятся в сторону увеличения.

Авторами была выполнена специальная исследовательская работа, которая позволила установить фактическое время монтажа очистных забоев. В этой работе сопоставлялись данные месячного подвигания подготовительных забоев, фактическое время их окончания и время ввода очистных забоев в эксплуатацию. По разнице этих сроков рассчитывалось фактическое время, затраченное на проведение монтажных работ в очистном забое.

Согласно представительной выборке фактических данных, отобранных из опыта последних лет, среднее время монтажа очистного забоя составило 3,6 месяца или 15,5 недели. При этом коэффициент вариации времени монтажа равен 0,38. Экономические расчеты показали, что для обеспечения устойчивой и рентабельной работы шахты необходимо, чтобы время монтажа не превышало двух месяцев.

Анализ данных диспетчерских журналов шахты показал, что существует целый ряд факторов, которые влияют на задержку сроков монтажа-демонтажа лав. В таблице 2 показаны характерные причины задержек сроков монтажа типичного длинного очистного забоя. В частности монтажные работы в лаве 1 отстают от запланированных объемов на 31 % из-за задержки с подготовкой 1-го конвейерного штрека (выработка, по которой ведется доставка оборудования), в 1-ом конвейерном штреке 2-ой и 3-ей лав – на 11,5 %.

Таблица 2 – Выполнении работ по монтажу вновь вводимых очистных забоев и демонтажу остановленных лав

Наименование работ	Ед. изм	Объем всего	Наряд на сутки	Фактически за сутки	+/- за сутки	Всего		+/- к графику	Остаточный объем	Причина невыполнения задания за сутки Примечания
						по графику	по факту
Монтажные работы:
Лава 1. Работы выполняет участок МДО-1.
Монтажа угольных бортов забойного конвейера CZK228/800	шт	204	7	7	0	204	154	-50	50
Доставка секций крепи 3КД-90	шт	204	2	2	0	104	62	-42	142	Работы по монтажу секций ведутся с отставанием от графика из-за задержки с подготовкой южного конвейерного штрека (выработка, по которой ведется доставка оборудования)
Монтаж секций крепи 3КД-90	шт	204	2	2	0	102	62	-40	142
Монтаж консолей на секциях крепи 3КД-90	шт	408	4	4	0	204	118	-86	50
Монтаж комбайна МВ-450	%	100	10	10	0	100	100	0	0	Выполнены работы по монтажу 2 шнеков, произведен монтаж кабеля резания
Лава 2 1-й конвейерный штрек лавы 2. Работы выполняет участок МДО-4
Перемонтаж балок DP дизельной дороги	м	1700	70	70	0	700	620	-80	1080
Лава 3 1-й конвейерный штрек лавы 2. Работы выполняет участок МДО-4
Доставка труб Ø426мм (дегазация)	шт	340	8	8	0	152	144	-8	196
Монтаж труб Ø426мм (дегазация)	м	1700	70	70	0	700	610	-90	1090
Демонтажные работы:
Лава 4. Работы выполняет участок МДО-1
Демонтаж секций крепи МКЮ	шт	204	1	1	0	92	42	-50	162	Работы по демонтажу секций ведутся с отставанием от графика из-за сложных горно-геологических условий.
Крепление демонтированного пространства	м	310	2	2	0	130	76	-54	234
Выдача секций крепи МКЮ.4У по 5 юж.конв.штреку ц.п. бл.8	шт	310	2	2	0	130	76	-54	234
Лава 5. Работы выполняет участок МДО-4
Демонтаж секций крепи 3КД-90	шт	100	1	1	0	100	76	-24	24	Работы по демонтажу и выдаче секций выполняются с отставанием от графика из-за загруженности магистральной монорельсовой дороге по которой ведется доставка материалов и оборудования для добычных и проходческих забоев.
Выдача секций крепи 3КД-90	шт	100	1	1	0	100	61	-39	39
Крепление демонтированного пространства	м	150	2	2	0	150	147	-3	3
Конвейерный квершлаг Работы выполняет участок МДО-4
Демонтаж ленточного конвейера 2ЛТ-100	%	100	5	5	0	85	85	0	15	Ведутся работы по демонтажу приводной станции № 2
Выдача б/у ГШО	т	50	4	4	0	35	31	-4	19
Лава 6. Работы выполняет участок УГМР-4
Демонтаж секций крепи 3КД-90	шт	63	2	2	0	52	37	-15	26	Работы по демонтажу секций ведутся с отставанием от графика из-за сложных горно-геологических условий (наблюдаются вывалы породы по всей длине лавы, что затрудняет демонтаж и крепление выработанного пространства).
Лава 7. Работы выполняет участок МДО-4
Откачка воды с вентиляционного ходка бл.2 и 6 южного конвейерного штрека бл.2	в течении суток	63	24	24	0	24	24	0	0

Работы, связанные с демонтажем очистного оборудования имеют больший процент отставания от запланированных по сравнению с монтажными. Так в лаве 4 из-за сложных горно-геологических условий работы отстают на 48,7 %, в лаве 5 – на 18,9 % из-за загруженности магистральной монорельсовой дороги по которой ведется доставка материалов и оборудования для добычных и проходческих забоев, в лаве 6 из-за сложных вывалов породы по всей длине лавы на – 28,9 %. Эти данные как раз иллюстрируют, что демонтажные работы могут оказаться решающим элементом в формировании критического пути планограммы основных и вспомогательных процессов угледобычи.

Это естественно, поскольку высокие риски невыполнения программ максимальны в том случае, когда планирование производится в условиях дефицита ресурсов (времени, людской силы, финансов, подземного пространства), а также выполнения заданий к жестким срокам. Доказано, что программы, составляемые по жестким срокам выполнения (то есть выполнить любой ценой к установленной дате) при прочих равных условиях всегда дороже, обеспечивают хуже качество результатов и имеют выше вероятность срывов по сравнению с программами, планируемыми по фиксированным периодам выполнения отдельных работ (то есть выполнять после того, как все готово, но укладываться в заданный период времени).

Выводы

Планирование годовой программы горных работ должно осуществляться с учетом неблагоприятного влияния горно-геологических и горнотехнических условий отработки запасов. Для этого необходимо иметь методику прогноза параметров и координат малоамплитудных нарушений хотя бы в пределах выемочного столба, смежного с ранее отработанной лавой. Дальнейшими исследованиями предусматривается уточнить распределение сроков монтажа и демонтажа очистных забоев. Это повысить достоверность прогноза рисков выполнения программы в целом.

СПИСОК ССЫЛОК

1. Шапиро В.Д., Управление проектами. Москва изд. «Два Три», 2003, – 526 с.
2. Ильяшов М.А., Мерзликин А.В., Оценка устойчивости работы очистных забоев по параметрам распределения добычи – Материалы международной научно-практической конференции г. Днепропетровск НГУ 2011. С. 52–63.
3. Захарова Л.Н., Исследование чувствительности программы развития горных работ и ее рисков в условиях угольной шахты, – Радіоелектронні і комп’ютерні системи, 2012, № 1(53). – С. 1-8.
4. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. – М.: Наука, 1964. – 576 с.
5. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. – М.: Наука, 1965. – 432 с.
6. Clemen, Robert T. and Reilly, Terrence. Making Hard Decisions with Decisions Tools: Duxbury Thomson Learning, 2000.