Реферат за темою випускної роботи

Зміст

1. Актуальність теми

2. Наукова задача роботи

3. Мета роботи та основні завдання

4. Методи досліджень

5. Новизна наукових положень

6. Практичне значення

7. Основний зміст роботи

Висновки

Перелік посилань

1 Актуальність теми

Підтримка рентабельності та безпеки вугільної промисловості Україна є однією з основних завдань держави. Разом з тим зі збільшенням глибини розробки і ускладненням економічних умов, в яких вугільна промисловість повинна забезпечити енергетичну незалежність держави підвищуються ризики виробництва, пов'язані з невизначеністю гірничо-геологічних умов, зниженням надійності техніки під впливом інтенсивного гірничого тиску, підвищенням імовірності аварій, також з посиленням нестабільності фінансування проектів в умовах посткризової економіки. Переважна більшість досліджень присвячено аналізу зовнішніх і внутрішніх економічних ризиків гірничо видобувних підприємств, а також ризиків аварій і травматизму. Внутрішні проектні ризики вугільних шахт практично не досліджувалися, хоча їх частка є переважаючою враховуючи специфіку підземних умов роботи і високого ступеня геологічної невизначеності родовищ вугілля. В таких умовах адекватна оцінка внутрішніх ризиків видобутку вугілля шахтами є критично важливим, що обумовлює актуальність обраної теми досліджень.

2 Наукова задача роботи

Наукова задача, яка вирішується в даній роботі, полягає в підвищенні стабільності виконання календарного плану дефектного монопроекти вуглевидобутку шляхом управління внутрішніми ризиками в умовах обмеженого ліміту часу та дефіциту фінансових, матеріальних і людських ресурсів.

3 Мета роботи та основні завдання

Метою роботи є забезпечити планову видобуток протягом поточного року за рахунок ліквідації ризиків зриву термінів монтажу і демонтажу лав.

Основна ідея роботи полягає у використанні закону великих чисел і центральної граничної теореми, які регулюють взаємний вплив окремих процесів підземного видобутку вугілля на ступінь ризиків гірничого виробництва.

Об'єктом досліджень є процеси управління внутрішніми проектними ризиками при підземному видобутку вугілля.

Предметом досліджень є моделі і методи управління внутрішніми ризиками проектів, які виникають під впливом стохастичних факторів гірського виробництва.

Основні завдання досліджень полягають у наступному:

1. Ідентифікувати внутрішні ризики вуглевидобутку. Проаналізувати математичні моделі, які застосовуються для аналізу внутрішніх проектних ризиків вуглевидобутку і відповідність програми розвитку гірничих робіт проектно-орієнтованому стилю управління, а так само виконати аналіз затримки термінів виконання монтажу і демонтажу лав.
2. Дослідити стохастичні параметри основних процесів програми розвитку гірничих робіт як універсальних індикаторів проектних ризиків. Вивчити тренди і варіації темпів підготовчих і очисних робіт та їх автокореляційної функції.
3. Виконати кількісну оцінку ризиків шляхом стохастичного моделювання монопроекти підземної вуглевидобутку. Дослідити його ризики і чутливість до варіації окремих факторів.
4. Обгрунтувати рекомендації по підвищенню стабільності виконання календарного плану дефектного монопроекти вуглевидобутку в умовах обмеженого ліміту часу та дефіциту фінансових, матеріальних і людських ресурсів шляхом управління внутрішніми проектними ризиками.
5. Обгрунтувати методи підвищення інформаційного ресурсу монопроекти вуглевидобутку для зниження внутрішніх ризиків. Удосконалити комплексне управління внутрішніми ризиками монопроекти вуглевидобутку.

4 Методи досліджень

У роботі використані наступні методи досліджень: методи статистичного аналізу і теорії ймовірності для дослідження варіації навантаження на очисний забій і темпів проходки, а також дослідження їх автокореляції, методи стохастичного моделювання для виявлення сценаріїв реалізації монопроекти вуглевидобутку та оцінки їх достовірності (ризику), методи штучних нейронних мереж і генетичних алгоритмів для факторного аналізу чутливості проекту.

5 Новизна наукових положень

Новизна наукових положень полягає в наступному:

1. Вперше розроблена стохастична імітаційна модель монопроекти вуглевидобутку, яка реалізується з оптимальним недільним кроком у часі, заснована на експоненціально згасаючому тренді підготовчих та постійному тренді очисних робіт з варіацією їх темпів, що узгоджується з нормальним законом розподілу, та доведено максимальна чутливість монопроекти вуглевидобутку до чинника малоамплітудних нарушенности, пайова участь якого в варіації термінів виконання проекту перевищує 50%.
2. Уточнено основні фактори, які зумовлюють внутрішні проектні ризики вуглевидобутку.
3. Дістало подальший розвиток уявлення про стохастичну взаємодія основних виробничих процесів підземної вуглевидобутку як випадкових подій, що мають умовну ймовірність, і є складовою мережевої моделі монопроекти.

Наукове значення роботи полягає у встановленні параметрів випадкових функцій темпів прохідницьких і очисних робіт як складових монопроекти вуглевидобутку, а також докази його максимальної чутливості до чинника малоамплітудних нарушенности.

6 Практичне значення

Практичне значення полягає у підвищенні на 20-25% стабільності виконання календарного плану дефектного монопроекти вуглевидобутку в умовах обмеженого ліміту часу та дефіциту фінансових, матеріальних і людських ресурсів завдяки управлінню внутрішніми проектними ризиками шляхом збільшення інформаційного ресурсу та введення в проект томографії масиву гірських порід у його інвестиційної фазі.

Розроблений метод стохастичного моделювання ходу виконання проектів та методика аналізу їх чутливості використовується на вугільних шахтах для оцінки та управління внутрішніми проектними ризиками вуглевидобутку, і в курсах "Управління проектами" і "Управління ризиками", а також підготовці магістерських робіт.

Обгрунтованість і достовірність наукових положень, підтверджена високим рівнем надійності (не менше 90 %), з якою визначені параметри випадкових функцій, що відображають темпи основних виробничих процесів вуглевидобутку, коректним застосуванням основних теорем теорії ймовірності та математичної статистики при стохастичного моделювання зазначених процесів, збіги прогнозних і фактичних показників роботи очисних вибоїв з похибкою, що не перевищує 24 %.

7 Основний зміст роботи

Проекти відпрацювання запасів вугільних пластів належать до найбільш ризикованим у зв'язку з тим, що вони пов'язані з великою кількістю чинників високого ступеня невизначеності. Особливо висока невизначеність гірничо-геологічних даних, які на практиці уточнюються тільки в міру відпрацювання родовища. Зазвичай у проекті існують декілька факторів, що мають випадкову природу, причому всі фактори або велика частина їх впливають на показники проекту одночасно. Тому оцінка сукупного впливу випадкових факторів на проект в цілому є досить складним завданням.

У зв'язку з цим було розвинуто новий науковий напрям оцінки ризиків проектів на основі застосування стохастичного моделювання [1-5]. Сутність такого підходу полягає в наступному. Перш за все, обгрунтовується і розробляється математична модель проекту. Після цього готуються вихідні параметри моделі. У разі аналізу програми гірничих робіт на вугільній шахті в якості основних параметрів використовують терміни виконання окремих робіт (наприклад, проходки конкретної гірничої виробки, відпрацювання лави, монтажу очисного обладнання і т.п.). Потім визначають критичний шлях проекту або програми за спеціальним алгоритмом. Особливістю стохастичного моделювання є те, що завдання про критичному шляху вирішують сотні раз для однієї і тієї ж структури однієї і тієї ж моделі. Однак на кожному рішенні параметри моделі (тривалість окремих робіт) вибирають з заздалегідь заданих законів визначення за допомогою процедури самплінг.

Нижче описаний приклад аналізу ризиків виконання програми гірничих робіт на прикладі складною і великий шахти ш/у Покровське.

Рисунок 1 – Об'єднана програма гірничих робіт на 2011

Для аналізу ризиків програми гірничих робіт на 2011 були підготовлені і проаналізовані такі дані. Програма підготовки запасів і програма введення-вибуття очисних вибоїв були зібрані в загальну програму гірничих робіт на ш/у Покровське. Всі роботи представлені векторами, які мають вихідний і вхідний вузол. Вектори з'єднувалися в графи в тій логічній послідовності, яка відповідала реальній послідовності підготовчих, монтажних і очисних робіт. Наприклад, роботи з підготовки 1 південної лави блоку 10 до пуску, що виконуються бригадою 1 починаються з вузлі 1 (в момент часу 1 січня 2011). При цьому згідно з програмою протягом січня закінчують проходку 180 м конвеєрного штреку 1 південної лави (вектор 1-24), потім проходять 270м монтажного ходка (вектор 24-25), після чого прохідницька бригада перекладається на підготовку блоку 5-7. Монтаж 1 південної лави здійснюється за місяць протягом квітня (вектор 25-93), після чого починаються очисні роботи. При цьому освоєння очисних робіт в 1 південної лави (її розгін до проектної навантаження) здійснюється протягом чотирьох наступних місяців з травня по серпень (вектор 93-95), а після виходу на проектну потужність лава повинна стабільно видобувати по 45тис тонн щомісячно (вектор 95-98).

Згідно з раніше виконаному аналізу розкид (коефіцієнт варіації) планових темпів проходки становить відповідно досвіду роботи шахти Червоноармійська - Західна № 1 порядку 30%. Цей рівень розкиду перевірений на великому представницькому кількості підготовчих виробок (більше 10) а також підтверджений за фактичними показниками інших шахт (ім. Засядька, Южнодогнбасская № 1, ім. Героїв космосу). Сталий значення коефіцієнта варіації темпів проходки і експонентний тренд загасання темпів зі збільшенням довжини виробок свідчать про фундаментальну закономірності, яка обумовлена законом великих чисел і центральної граничної теореми теорії ймовірності.

При аналізі ризиків програми гірських робіт 2010 року використовували таку ж величину коефіцієнта варіації темпів видобутку з очисних забоїв. Разом з тим подальший аналіз фактичних показників роботи лав показав, що варіація темпів не є постійною і залежить від поточної видобутку. На рис. 2 показаний графік залежності варіації темпів видобутку від її поточного значення за даними декількох лав. Виявилося, що варіація падає згідно експоненціальної залежності при зростанні темпів видобутку. При цьому показник тісноти зв'язку перевищує 0,9, що свідчить про сильну стійкого зв'язку між абсолютним значенням видобутку та її варіацією.

Рисунок 2 – Залежність коефіцієнта варіації темпів видобутку від поточного її значення

У зв'язку з цим аналіз програми 2011 виконувався з урахуванням встановленої залежності варіації темпів видобутку від її абсолютної величини. Був наведений файл вихідних даних, в якому закодована вся програма гірничих робіт з її параметрами і особливостями. При цьому вона складається з 163 векторів, з'єднаних в 98 вузлах. Такий складний граф можливо проаналізувати лише за допомогою комп'ютера. В процесі стохастичного моделювання оцінювалися можливі реалізації критичних шляхів графа та їх частоти. У зв'язку з тим що в процесі моделювання використано 200 ітерацій, зазначені частоти згідно теоремі Бернуллі наближаються до дійсної ймовірності реалізації знайдених критичних шляхів.

На рис. 3 наведено список критичних шляхів програми з їх ймовірністю. Перш за все, відзначимо, що в результаті стохастичного моделювання виявлено 32 критичних шляху, що складає близько 35 % від загального числа вузлів. Це хороший показник, оскільки він свідчить про ретельну збалансованості програми і приблизно рівномірного завантаження всіх прохідницьких, монтажних і видобувних бригад. Якби критичних шляхів було небагато, наприклад 2-3, це означало б, що програма складена недбало, і в ній є кілька явно виражених перекосів, які легко виявляються критичними шляхами. Чим більше критичних шляхів і чим рівномірніше розподілена між ними ймовірність, тим вища якість програми.

Рисунок 3 – Список критичний шляхів програми 2011 і їх імовірності 32 шляху

У таблиці наведені основні критичні шляхи, що мають максимальну ймовірність. Як бачимо, найбільш напружений критичний шлях пов'язаний з проходкою монтажного ходка, монтажем і відпрацюванням 2 південної лави блоку 10. У 34,5 випадків зі ста зазначена ланцюжок робіт є критичною.

Таблиця 1 – Характеристика найбільш ймовірних сценаріїв реалізації критичних шляхів у програмі гірничих робіт 2011

№ п/п	Ланцюжок векторів	Ризик, %	Розшифровка			Ймовірність
1	-1-43-43-44-44-45-45-46-46-98	26,5	Проходка монт ходка, монтаж і відпрацювання 2 південної лави блоку 10			34,5%
2	-1-24-24-25-25-93-93-95-95-98	17,5	Монт хід 1 южн.лави бл.10	1 півд. Лава бл.10		23%
3	-1-29-29-30-30-96-97-98	18,0	Вент. штр. 6 півд. лави бл.2	Монт ход 6 півд. лави бл.2	6 півд. Лава бл.2	21%
4	-1-83-83-84-84-85-85-98	10,0	Вент штр 3 лави півд бл 8	Монтажн ход 3 лави півд бл 8	3 лава півд бл. 8	14,5%
5	-1-48-48-49-49-50-50-51-51-52-52-98	3,0	5 півд. конв штр бл 10	Вент Сбойка № 2 5 півд лави бл 10	Монт ход 5 півд лави бл 10	7,5%
	Разом	75,0

З вірогідністю 23 % може реалізуватися в якості критичного шляху ланцюжок робіт з підготовки та відпрацювання 1 південної лави блоку 10.

З вірогідністю 21 % може виявитися критичною послідовність операцій з підготовки та відпрацювання 6 південної лави блоку 2.

Певні побоювання пов'язані з підготовкою та відпрацюванням 3 лави південній панелі блоку 8 (ймовірність цього критичного шляху становить 14,5%), а також підготовка 5 південної лави блоку 10, яка може не укластися в графік з ймовірністю 7,5 %. Решта критичні шляху малоймовірні і тому не аналізуються.

Незважаючи на виявлені критичні шляхи на перший погляд вони не повинні викликати побоювань. Так підготовка і монтаж 2 південної лави блоку 10 виконується в установлені терміни, а її розгін до проектної навантаження навіть швидше планових термінів. Розподіл навіть самих пізніх строків виконання планової річної видобутку не перевищує 48 тижнів, тобто року (рис. 4). Це створює хибні враження про надійність виконання програми гірничих робіт на 2011.

Рисунок 4 – Найбільш ранній і самий пізній терміни завершення планової видобутку в 2 півд лаві блоку 10 в 2011 (в тижнях)

Причин тому декілька. По-перше програма складалася на підставі гіпотези про сприятливі гірничо-геологічних умовах відпрацювання. Однак тільки в межах південного крила блоку 10 вже перша лава (4 південна) зіткнулася з проблемою переходу малоамплітудних нарушенности, яка представлена заміщеннями вугільно пласта міцним пісковиком. Видно, що в міру входу лави в зону порушень поступово падають темпи її посування, що природно, оскільки відбувається інтенсивний знос забійного обладнання та механізованих кріплень. Більш того, слід з високим ступенем впевненості стверджувати, що на зазначених ділянках геологічні умови будуть навіть гірше, оскільки вони розташовані в безпосередній близькості до Котлинський надвіги.

На жаль, існує ще один суттєвий несприятливий фактор, який поки не враховано в програмі. Мова йде про спаренности 1 і 2 південних лав. Добре відомо, що відпрацювання спарених лав при інших рівних умовах менш надійна, ніж роздільна відпрацювання кожної лави окремо і в складних гірничо-геологічних умовах пов'язана з підвищеним ризиком. Про це свідчить і досвід відпрацювання 5 і 6 південний лав ц п блоку 8.

Існують також підвищені ризики при відпрацюванні 6 південної лави блоку 2, оскільки її виймальних стовпа розташований безпосередньо біля великого діз'юнктівно. При складанні річної програми були також допущені деякі неточності. Так деякі лави планувалося ввести в роботу відразу ж після проходки монтажної камери. У США є досвід монтажу довгою лави протягом двох-трьох діб, однак практика виконання монтажних робіт на шахті Червоноармійська – Західна № 1 свідчить про те, що найбільш вірогідний період монтажу очисного обладнання становить близько двох місяців. З урахуванням цього періоди монтажу були збільшені, в результаті чого планова річна видобуток знизився до 4765,0 тис. тонн замість планованих 5110,0 тис. тонн. Якщо ж спробувати втиснути дефіцит видобутку в програму, неминуче виникнуть нові критичні шляху, а терміни виконання планових завдань істотно змістяться в сторону збільшення.

Авторами була виконана спеціальна дослідницька робота, яка дозволила встановити фактичний час монтажу очисних вибоїв. У цій роботі зіставлялися дані місячного посування підготовчих забоїв, фактичний час їх закінчення і час введення очисних вибоїв в експлуатацію. За різницею цих термінів розраховувалося фактичний час, витрачений на проведення монтажних робіт в очисному вибої.

Таблиця 2 – Виконання робіт з монтажу нововведених очисних вибоїв та демонтажу зупинених лав

Найменування робіт	Од. вим	Обсяг усього	Наряд на добу	Фактично за добу	+/- за добу	Разом		+/- до графика	Залишковий обсяг	Причина невиконання завдання за добу Примітки
						по графику	по факту
Монтажні роботи:
Лава 1. Роботи виконує ділянка МДО-1.
Монтажа угольных бортов забойного конвейера CZK228/800	шт	204	7	7	0	204	154	-50	50
Доставка секцій крепі 3КД-90	шт	204	2	2	0	104	62	-42	142	Роботи з монтажу секцій ведуться з відставанням від графіка через затримку з підготовкою південного конвеєрного штреку (вироблення, за якою ведеться доставка обладнання)
Монтаж секцій крепі 3КД-90	шт	204	2	2	0	102	62	-40	142
Монтаж консолей за секціями крепі 3КД-90	шт	408	4	4	0	204	118	-86	50
Монтаж комбайна МВ-450	%	100	10	10	0	100	100	0	0	Виконані роботи з монтажу 2 шнеків, проведений монтаж кабелю різання
Лава 2 1-й конвеєрний штрек лави 2. Роботи виконує ділянка МДО-4
Перемонтаж балок DP дизельної дороги	м	1700	70	70	0	700	620	-80	1080
Лава 3 1-й конвеєрний штрек лави 2. Роботи виконує ділянка МДО-4
Доставка труб Ø426мм (дегазація)	шт	340	8	8	0	152	144	-8	196
Монтаж труб Ø426мм (дегазація)	м	1700	70	70	0	700	610	-90	1090
Демонтажні роботи:
Лава 4. Роботи виконує ділянка МДО-1
Демонтаж секцій крепі МКЮ	шт	204	1	1	0	92	42	-50	162	Роботи з демонтажу секцій ведуться з відставанням від графіка через складні гірничо-геологічних умов
Кріплення демонтованого простору	м	310	2	2	0	130	76	-54	234
Видача секцій кріплення МКЮ.4У по 5 півд.конв.штреку ц.п. бл.8	шт	310	2	2	0	130	76	-54	234
Лава 5. Роботи виконує ділянку МДО-4
Демонтаж секцій кріплення 3КД-90	шт	100	1	1	0	100	76	-24	24	Роботи з демонтажу та видачу секцій виконуються з відставанням від графіка через завантаженість магістральної монорельсової дороги по якій ведеться доставка матеріалів і обладнання для видобувних і прохідницьких вибоїв.
Видача секцій крепі 3КД-90	шт	100	1	1	0	100	61	-39	39
Кріплення демонтованого простору	м	150	2	2	0	150	147	-3	3
Конвейерный квершлаг Роботи виконує ділянка МДО-4
Демонтаж стрічкового конвеєра 2ЛТ-100	%	100	5	5	0	85	85	0	15	Ведуться роботи з демонтажу приводної станції № 2
Видача б/в ГШО	т	50	4	4	0	35	31	-4	19
Лава 6. Роботи виконує ділянка УГМР-4
Демонтаж секцій крепі 3КД-90	шт	63	2	2	0	52	37	-15	26	Роботи з демонтажу секцій ведуться з відставанням від Графіка через складні гірничо-геологічніх умов (спостерігаються вивала породи по всій довжіні лави, Що ускладнює демонтаж и Кріплення вироблений простору).
Лава 7. Роботи виконує ділянка МДО-4
Відкачування води з вентиляційного ходка бл.2 і 6 південного конвеєрного штреку бл.2	протягом доби	63	24	24	0	24	24	0	0

Згідно представницької вибірці фактичних даних, відібраних з досвіду останніх років, середній час монтажу очисного вибою склало 3,6 місяця або 15,5 тижні. При цьому коефіцієнт варіації часу монтажу дорівнює 0,38. Економічні розрахунки показали, що для забезпечення стійкої і рентабельної роботи шахти необхідно, щоб час монтажу не перевищувала двох місяців.

Аналіз даних диспетчерських журналів шахти показав, що існує цілий ряд факторів, які впливають на затримку термінів монтажу-демонтажу лав. У таблиці 1 показані характерні причини затримок строків монтажу типового довгого очисного вибою. Зокрема монтажні роботи в лаві 1 відстають від запланованих обсягів на 31 % через затримку з підготовкою 1-го конвеєрного штреку (вироблення, за якою ведеться доставка обладнання), в 1-му конвеєрному штреку 2-ой і третій лав – на 11,5 %.

Роботи, пов'язані з демонтажем очисного обладнання мають більший відсоток відставання від запланованих в порівнянні з монтажними. Так в лаві 4 через складні гірничо-геологічних умов роботи відстають на 48,7 %, в лаві 5 – на 18,9 % через завантаженість магістральної монорельсової дороги по якій ведеться доставка матеріалів і обладнання для видобувних і прохідницьких вибоїв, в лаві 6 через складні виваливши породи по всій довжині лави на – 28,9 %. Ці дані як раз ілюструють, що демонтажні роботи можуть виявитися вирішальним елементом у формуванні критичного шляху планограмм основних і допоміжних процесів вуглевидобутку.

Це природно, оскільки високі ризики невиконання програм максимальні в тому випадку, коли планування проводиться в умовах дефіциту ресурсів (часу, людський сили, фінансів, підземного простору), а також виконання завдань до жорстких термінів. Доведено, що програми, що складаються з жорстким термінами виконання (тобто виконати будь-яку ціну до встановленої дати) за інших рівних умов завжди дорожче, забезпечують гірше якість результатів і мають вище ймовірність зривів у порівнянні з програмами, планованими за фіксованими періодам виконання окремих робіт (то тобто виконувати після того, як все готово, але укладатися в заданий період часу).

Висновки

Планування річної програми гірничих робіт повинно здійснюватися з урахуванням несприятливого впливу гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов відпрацювання запасів. Для цього необхідно мати методику прогнозу параметрів і координат малоамплітудних порушень хоча б у межах виїмкової стовпа, суміжного з раніше відпрацьованою лавою. Подальшими дослідженнями передбачається уточнити розподіл строків монтажу і демонтажу очисних вибоїв. Це підвищити достовірність прогнозу ризиків виконання програми в цілому.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

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.