第一篇：礦井開采后期生產系統優化設計論文

摘要：為優化突出礦井開采后期的生產系統，鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司超化煤礦依據礦井儲量分布、井下巷道和地面現有構筑物布置情況，選擇更加合理的礦井生產系統。在確定礦井后期生產系統時，應分析其對礦井經濟效益和環保效益的影響程度。

關鍵詞：生產系統；礦井開采；生產系統；優化設計

鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司超化煤礦到2016年，采掘活動全部延深至深部水平，巷道支護投入加大，瓦斯治理、防治水工程量增加，所需投入人力和資金將超過鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司規定，受煤炭市場影響，礦井生產經營狀況將出現下滑。礦井開采后期煤炭資源如何合理開采已成為礦井面臨的主要問題，因此，超化煤礦需要調整礦井后期生產系統，使剩余煤炭資源安全、合理開采出來。

1礦井概況

超化井田位于河南省新密市煤田西南部，開采上限標高+60m，下限標高-900m。該區主要可采煤層為二疊系山西組二1煤，煤層平均厚度9.07m，屬低灰、低硫貧廋煤。二1煤可采儲量為1430.8萬t，服務年限10a。礦井水文地質條件復雜，正常涌水量869m3/h，最大涌水量為1112m3/h。礦井為煤與瓦斯突出礦井，始突表高-208m，礦井瓦斯絕對涌出量18.60m3/min，相對瓦斯涌出量4.63m3/t。二1煤煤塵爆炸指數17.58%，為有煤塵爆炸危險性煤，自然發火等級為Ⅲ類，屬不易自燃煤層。

2礦井現有生產系統

超化煤礦現有生產系統為：主立井擔負提煤任務；副立井擔負進風、人員物料升降等任務；西風井擔負進風任務；東風井、31風井擔負回風任務；-100m和-300m水平排水陣地均為一級排水系統，均能夠滿足礦井排水要求；供電系統利用地面35kV變電站和井底車場附近中央變電所向各使用地點供電；原煤在主副立井工業廣場內進行篩分、儲存和鐵路運輸。礦井利用現有系統進行開采，無需增加投資。到2015年底，其他區域基本采完只能開采深部31采區，礦井生產規模維持在150萬t/a左右。

3現有系統存在問題

①深部二1煤內在灰分高，發熱量低，不符合國家供給側結構改革相關政策；②礦井為突出礦井，人員較多，生產成本居高不下，導致礦井2015-2021年礦井回收煤柱前，礦井生產經營較困難；③深部區域瓦斯含量大，水文地質條件復雜，如果僅開采深部資源，將導致瓦斯抽采、巷道掘進、煤炭回采等作業場所過度集中于一個采區，不利于安全管理。

4礦井生產系統優化設計的提出

根據礦井資源儲量分布情況，超化井田的優勢資源（約860萬t）主要集中在主副立井保護煤柱內，煤層厚度3.25～15.10m，平均厚度8m。根據井下實際采樣，該區域內煤層灰分較低，煤質相對較好。如果對礦井生產系統進行優化，使淺部優勢資源與深部資源同時回采，將能夠大幅度提高礦井原煤發熱量，使兩個區域的瓦斯抽采、巷道掘進、煤炭回采等作業活動交替進行。即礦井在深部區域和淺部區域分別布置一個工作面，其中一個正常回采，一個進行瓦斯抽采，避免出現入井人員全部集中于一個區域的現象，提高礦井安全保障程度［1］。本次生產系統優化要重點考慮以下問題：①優化設計要與礦井現狀不矛盾，不影響礦井正常生產經營活動；②目前煤炭市場下，要最大程度壓縮投資，認真進行投資分析，確保經濟效益最優；③系統優化前后的生產銜接要順暢；④地面生產系統位置變化后，環保、煤炭外運等問題要妥善解決。綜上所述，超化煤礦生產系統優化設計將現有主、副立井報廢，改造現有西風井（兩條斜井井筒）為主副、斜井，擔負礦井的提升任務及兼作進風井；井下調整礦井運輸、通風、提升、供電等系統；原主、副立井工業場地建筑及設施隨著開采進度，逐次搬遷至主、副斜井新工業場地。

4.1井下生產系統優化

改造后的主斜井斜長879m，鋪設帶寬1200mm的膠帶輸送機，并安裝架空乘人裝置，主要擔負礦井的提煤、上下人員及進風任務；副斜井斜長890m，安裝2JK-3.0×1.5/20型單繩纏繞式雙滾筒提升機，主要擔負礦井的提矸、運料、運設備等輔助提升任務并兼作進風井及安全出口。在-205m以淺新增集中軌道下山和集中皮帶下山，擔負22采區和深部31采區的運輸、進風、運送人員等任務。排水系統利用-300m水平排水系統，泵房配備8臺MD500-57×11型多級離心泵，4用3備1檢修，水倉容積9060m3，能夠滿足《煤礦安全規程》要求。通風系統仍利用現有的東風井和31風井。供電系統利用在主副斜井工業廣場新建的35kV變電站和井下中央變電所向各作業場所供電。

4.2地面生產系統優化

在主、副斜井工業廣場，合理利用現有建筑物作為調度樓、行政樓、生產樓、區隊值班樓、救護隊值班樓和燈房浴室等行政輔助設施以及機修車間、供應倉庫、物資超市等輔助生產廠房；新建主副斜井井口房、提升機房、35kV變電站、空壓機房、篩分系統及儲煤場，原煤仍采用鐵路外運。

4.3礦井生產系統優化工期及投資

礦井生產系統優化礦建工程為擴砌主副斜井，掘進22采區皮帶下山和軌道下山；土建工程為在主副斜井工業廣場新建篩選樓、皮帶走廊、儲煤場及防風抑塵網等項目，生產系統優化調整工期2a，期間不影響礦井其他區域正常生產，項目總投資20126.48萬元。根據國家煤炭產業政策將礦井生產能力由180萬t/a下降到150萬t/a，服務年限10a。

5礦井生產系統優化方案比較

5.1原生產系統的優缺點

5.1.1優點。①維持目前開拓開采，不再對礦井做生產系統優化，減少了基建投資；②維持目前開采方式，各生產系統不用變化。5.1.2缺點。①深部二1煤內在灰分高，發熱量低，導致二1煤售價低；②礦井為突出礦井，人員較多，生產成本居高不下，導致礦井2015-2021年礦井回收煤柱前，礦井生產經營困難，年均虧損2.1億元；③井下各類抽、掘、采等作業場所集中于一個采區，人員過度集中。

5.2優化后生產系統的優缺點

5.2.1優點。①提前淺部優勢資源，使之與深部煤配采，降低煤的灰分，提高煤的發熱量，煤的售價增高，效益好轉；②生產系統優化后，礦井生產能力穩定，投資回收期5.33a，年均稅后利潤3277.09萬元；③將抽、掘、采作業場所和下井人員在兩區域間合理調配，利于安全管理。5.2.2缺點。①礦井生產系統優化要增加基建投資；②主副斜井工業場地現有占地面積小，地面各場所緊湊；③工業場地變化后要嚴格落實環境保護相關規定。綜合考慮，原有生產系統維持開采方式不變，但礦井經營困難，且不符合國家供給側結構改造政策要求，因此確定對礦井開采后期生產系統進行優化。

6礦井生產系統優化后盈虧分析

按照計算期第5年數據分析計算，盈虧平衡點為：生產能力利用率（BEP）=年固定總成本/（年銷售收入-年可變成本-銷售稅金及附加）×100%=15570/（42300-16902-1091）×100%=64.05%。該項目達到生產能力的64.05%，即礦井生產能力達到117.65萬t/a，企業就可保本，這說明超化煤礦生產系統優化項目風險較小。

7結語

技術人員對突出礦井開采后期的生產系統進行了合理優化，達到了改善礦井生產經營狀況的目的，開采出了優質煤炭，符合國家目前煤炭產業政策。優化礦井后期生產系統時，要協調考慮設計方案對正常生產的影響、對礦區環境的影響，并對項目的經濟效益分析要全面、可靠。

參考文獻：

［1］于新勝，王育才.淺談礦井設計優化［J］.煤炭工程，2002（5）：13-15.

第二篇：礦井生產系統優化總結(全皮帶化運輸)

杉礦運輸系統優化總結

部門：杉礦技術組 指導人：邢長勇 作者：趙勇 時間：2010.11.10

杉礦運輸系統優化總結

（指全皮帶化運輸，含大巷皮帶運煤）

摘要：

本文簡要介紹了近年來杉木樹礦業公司緊緊圍繞創建“安全高效綜合自動化礦井”的目標，針對制約礦井發展的突出問題和關鍵環節，加速引進現代化生產裝備、技術和工藝，切實提高礦井現代化、自動化、機械化生產水平。通過科學管理與技術創新有機結合，簡化運輸系統，改善技術裝備、優化礦井資源，降低礦井運行單耗，有利于礦井經濟高效運行，改善企業整體素質，為礦井百萬噸實現奠定了堅實的基礎。

關鍵詞：高產高效 礦井系統 技術改造 全皮帶運輸

一、必要性

杉木樹煤礦井下煤炭運輸，一直以來采用“皮帶+機車”進行運輸，隨著礦井產量的穩步增加，+250m水平（二水平）采用的機車運輸存在運距遠、運輸壓力大、運輸能力不足、安全系數低等問題，制約了煤炭運輸，原有運輸系統已不能適應礦井高產高效集中化生產的要求。

集團公司和礦領導結合我礦生產實際，組織科技攻關，解決生產過程中的安全難題。在原有系統基礎上，提高礦井煤流運輸能力及系統可靠性方面做了深入的研究與改造工作，并果斷決策，先后投入1000余萬元引進先進的現代化新型機電、運輸設備，將主采區煤炭采用“膠帶輸送機長距離連續運輸”方式直接通過全皮帶運至地面煤倉，淘汰了落后的機車運輸，解決了礦井運輸“瓶頸”，優化了生產系統，提高了單產單進。

二、運輸系統優化情況

（一）原運煤系統：

主采區采煤工作面煤炭經機巷SGW-40T刮板輸送機和SPJ-650膠帶輸送機輸

送到區段煤倉，然后經主要運輸石門和運輸上下山的SPJ-650或SPJ-800型膠帶輸送機進入采區煤倉，再經+250m運輸大巷(鋼軌30kg/m，軌距600mm)3t底卸式礦車由12t 畜電瓶機車牽引運至礦井井底煤倉，由主斜井膠帶運輸到地面煤倉。

（二）現運輸系統——皮帶巷的成功運行

針對我礦一直以來在運輸環節上存在的問題，有關領導果斷決策，對二水平大巷運煤系統進行優化改造，即：采用大巷皮帶運輸代替3t底卸式礦車運輸。

從2009年2月至2010年2月，我礦由巖巷掘進技術過硬的824隊、8211隊、8214隊，歷時一年，順利完成+250m水平補作皮帶巷3700m的掘進工作。

從2010年1月至10年6月，我礦由機運隊，順利完成+250m水平補作皮帶巷的安裝工作；于2010年7月1日投入運行，一直以來運行正常。

（三）現皮帶巷性能

杉木樹礦業公司二水運輸大巷（N24~主井)新安裝的皮帶長3700m，型號為DST-1000，設計帶速為2.5m/s，運力為450t/h（350）。皮帶具有運輸量大、安全性能高、維護量小的特性，在保護性使用的情況下每月可運輸原煤10萬噸。該皮帶的成功運行，標志著我礦創建“四川省安全高效綜合自動化樣板礦井”又邁出了堅實的一步。

該皮帶是由川煤芙蓉嘉業公司設計、加工制作的設備型號為DTL80/35/2×132的第一條中長距離皮帶機，屬川南第一長皮帶。在設計上采用了目前最先進的DTⅡ（A）型結構，傳動滾筒采用漲套式無鍵聯接方式，減速器與滾筒端采用柱銷齒式聯軸器，傳遞大功率大，外形尺寸小、使用壽命長；機頭、機尾架采用H型鋼，增強了頭尾架的整體強度；托輥采用35°槽形托輥和摩擦式調心托輥；機身縱梁與H型支腿全部采用螺栓聯接，便于皮帶機的安裝調試；同時在皮帶機的安裝設計上，除皮帶機的頭尾采用地腳螺栓聯接外，針對煤礦井下的特殊環境，機身全部采用設計成軌枕式安裝方式，安裝調式非常方便，同時省工省時；在皮帶機的配置上：電機采用國內最好的南陽電機，減速器采用德國西門子弗蘭德減器起動；山東科技大學的液粘軟起動器，皮帶張緊采用了全自動液壓張緊方式，整個皮帶機配備了完善的綜合保護及沿線緊急停車裝置。能夠充分保證系統的安全性，可以提高現場安全系數。

（四）自動化系統的接入

2008年4月，我礦率先提出了建設自動化、信息化礦井的思路。通過努力，現已實現運輸、監測一體化，在建設“川煤集團綜合信息化自動化煤礦”的道路上又邁進了堅實的一步。

我礦大巷運煤采用膠帶輸送機連續運輸后，井下膠帶送輸系統的運行狀況直接影響礦井的產量。膠帶送輸系統中又以電器控制和保護的可靠性為關鍵。所以，我礦皮帶機的電控系統采用了先進的PLC控制系統，與礦井信息化系統配套，實現整個皮帶機運行的遠程控制和自動化監控。

PLC控制系統特點：（1）該套電控系統具有獨立的速度、堆煤、緊停、跑偏、撕帶、煙霧、溫度、面或灑水等保護裝置，沿線啟動預告、打點聯絡、自動張緊裝置。（2）配備了一套電話通訊系統作為帶式輸送機之間的通信聯絡。（3）膠帶輸送機之間有完善的連鎖保護。預留了軟啟動、自動電流平衡接口。（4）達到了國內先進水平。膠帶的運行方式、運行參數、故障性質都可以在地面調度中心的電腦上顯示出來。

三、大巷皮帶運輸的優點及效益

1、皮帶巷截彎取直，減少運輸距離；增加安全運輸系數；確保了運輸的可靠高效。

（1）原N24采區至主井煤倉距離4500m；現皮帶巷距離3700m，減少了運輸距離800m。

（2）原大巷運輸過彎道時必須減速鳴號，下車扳道，較為麻煩；現皮帶巷采用長皮帶連續運輸，省去了中間人工環節，增加安全運輸系數。

（3）現皮帶巷運輸設備采用液粘軟啟動、液壓自動拉緊、中間冷卻降溫、PLC控制等先進技術，配套有慢速、撕帶、防跑偏、煙霧報警和超溫灑水等保護裝置，這些先進技術和保護裝置能延長皮帶的使用壽命，使皮帶運輸更加安全、平穩和高效。

2、縮短礦井的運輸時間，提高運輸效率。

（1)原大巷運輸采用單軌運輸，為避免事故，礦車必須統一調度，分批次運輸，中間間隔時間較長。

（2）現皮帶巷采用長皮帶連續運輸可以緩沖由于回采工作面出煤不均勻造成的高峰煤流量，緩解煤倉壓力，隨時運輸，不用等待，也不用擔心因煤倉囤積

影響工作面生產，并且可以防止運輸大巷出故障，提高了帶式輸送機的運輸效率。

3、提高勞動生產效率，實現礦井的高產高效。

礦井設計能力100萬t/a，運輸系統優化后，平均日運輸能力由4320T/d提高到5000T/d，提高了16％，效率提高了14％。

4、避免了軌道運輸所必需時間及人員消耗，增加人員及材料運輸時間，緩解大巷運輸壓力，大大提高了工作效率。

建設高產高效礦井，一方面要求在現有技術裝備基礎上提高工作面單產，另一方面還要精簡機構和人員，提高勞動生產率。

（1）自皮帶巷投入使用后，運輸隊減少大量的運煤機車司機和跟車人員，原該線路運煤機車司機平均每天為：6人/班×3班/天=18人，加上跟車人員，至少可精簡或解放勞動生產力30人。

（2）自皮帶巷投入使用后，增加了大巷材料運輸時間；同時，大巷人車由原來4趟增加為12趟，減少了工人下班行走不少于3900m的機會，間接減低了工人勞動強度，增加了工人工作和休息時間，工效也間接得到提高，使各項工作更加富有成效。

5、增加運輸的安全可靠性，大大降低運輸事故。

原大巷機車運輸時，工人為下班方便，爬、趕煤車現象時有發生，而運輸事故占我礦歷年來死亡事故的絕大部分；自皮帶巷投入使用后，運輸死亡事故無一發生。

6、緩解了我礦排水的問題。

皮帶巷600mm×600mm的水溝，增加了N24、N26采區的排水能力，緩解了我礦尤其是雨季的排水壓力，在一定程度提升了我礦的災防能力。

7、短期來看，皮帶巷一次性投入較大，但從長遠來看，煤炭跨采區運輸成本會有所降低，服務年限越長表現的就越明顯。

總之，運行成本低，安全性能好、安全系數高，事故率低。它的成功運行，為該礦圍繞打造川煤集團“高產高效礦井”的奮斗目標，加速引進現代化生產裝備和工藝，切實推進礦井機械化生產率，用機械化生產促進本質安全型礦井建設起到可靠保證作用。

四、結束語

科技與安全生產相結合，強化了安全技術管理，降低了成本、提高了效益；科技與生產設備相結合，節省了人力物力，提高了工作效率。這些改進技術與革新成果的運用，不僅使我們礦井環境得到很大改善，還大大增強了工人作業中的安全系數，對我礦建立本質安全型礦井具有十分重要的意義。通過此次運輸系統的優化，我礦主運煤系統基本實現現代化。它提升了礦井裝備現代化程度，是適應高產高效建設大力實施礦井系統優化、核心裝備升級的舉措，提升了礦井安全系數與技術水平，為企業可持續發展提供了可靠保證。

穩定可靠的煤流運輸是礦井實現穩產高產的保障，通過大巷全皮帶運輸，我礦實現了煤流運輸的連續化。雖然我礦皮帶化運輸還處于試驗摸索和觀察階段,系統也存在或多或少的問題，其中主要問題是由于設備供貨周期長、零部件缺乏、與廠家聯系不方便等。但皮帶運輸的經濟效益明顯，技術先進，特別適用于大、中型礦井跨采區大巷運輸，實踐已證明，采用大巷全皮帶運輸是非常值得借鑒和推廣的。

第三篇：系統優化教學設計

系統優化教學設計

組員：2014級4班 羅世淋201409140428 羅智 201409140429

一、教材內容分析

1．教材的地位和作用

系統優化是系統分析的深入，也是系統的結構和系統分析的綜合，又是系統設計的基礎，更是系統設計過程中的重要環節，它是是本書的重要內容之一。本內容是讓學生“理解系統優化的意義，能結合實例分析影響系統優化的因素”。2．教學重點：系統優化的方法和一般步驟。

二、學情分析

進入系統的內容，學生的興趣明顯比前期活躍，顯然系統分析的深入符合高二學生的智力發展需求。但是，學生在對某個系統的分析容易陷入原有的邏輯思維，而不能很好地應用系統的思想和方法分析和解決問題，不能很好理解系統優化的約束條件和影響系統優化的因素。因此，系統優化的約束條件和影響系統優化的因素成了本節教學內容上的難點。

三、教學目標

能結合生產生活中的實例，理解系統優化的意義，并能結合實例分析影響系統優化的因素。

四、教學資源準備

“技術與設計2”配套教具旋轉木馬30套（江蘇南京寶高公司提供）、多媒體

五、教學流程

六、教學過程：

（一）引入新課（系統分析，承上啟下）

情景設置：有一個農夫帶一條狼、一只羊和一筐白菜過河。如果沒有農夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只夠農夫帶一樣東西過河。請你幫農夫解決難題？

學生 ：

1、農夫帶著羊首先過河，農夫回來；

2、農夫與狼過河，農夫與羊回來；

3、農夫搬白菜過河，農夫回來；

4、農夫與羊一起過河。

教師提問：說說你們對該系統分析的過程？

學生：問題的突破口在——狼與白菜能夠共存！農夫、狼、羊、白菜和船組成了這個系統。系統中各要素是一個整體，都依賴農夫過河；最大的問題是“船很小，只夠農夫帶一樣東西過河”和“沒有農夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜”的沖突。我們聯系已知條件，做了一系列的分析實驗，但是比較其他方案不能實現所有要素都安全過河。最后得出以上方案。

教師：你們的思維過程很有價值，很清晰。而且在系統分析的過程中抓住了系統分析的三大原則——整體性、科學性、綜合性。

現實生活中，有很多產品在不斷更新，系統在不斷的升級。做任何事情我們都追求更好，希望投入盡可能少，回報越多越好。為了使系統達到最優的目標所提出的各種解決方法，稱為最優方法。但是有很多復雜系統，實施方案五花八門、干擾因素四面八方，我們不可能的逐個比較權衡，或者漫無目的瞎蒙。因此我們有必要進行定性定量的科學分析，尋找系統最優值。

（二）新課教學

1．案例分析：

案例一 ：“農作物種植系統的優化——農作物間作套種”

檳榔林套種香草蘭收益高

香草蘭——香料之王，是藤本植物，需要有支柱攀緣，并要求適度的蔭蔽。測定結果表明50%的蔭蔽度有利于香草蘭的生長發育。蔭蔽有兩種，一種是死蔭蔽，通過修建人工蔭棚的辦法(用遮光網）達到控制蔭蔽度的目的。這種方式需要水泥柱或石柱作為香草蘭棚架或攀緣的支柱。另一種是活蔭蔽：可選擇天然樹木或人工種植的椰子、檳榔等作物為活支柱，以控制活支柱樹冠來調節種植園的蔭蔽度。園地的選擇要選擇近水源且排水良好、有機質含量高、比較肥沃疏松的微酸性土壤；臺風主風方向有良好屏障比較靜風的向陽緩坡地或平地。

2002年，符良接受了中國熱帶農業科學院香料飲料研究所專家的建議，在檳榔林下套種了20畝香草蘭種苗，通過對香草蘭的水肥管理，使檳榔的產量較純檳榔林提高15-20%。經過精心培育，現在棵棵香草蘭上掛滿了沉甸甸的豆莢。預計20畝香草蘭到11月份總收入可達285000元。現場一位管理人員給記者算了一筆帳，40畝檳榔園年收入72萬元左右，間種可使檳榔增收8萬，再加上香草蘭的收入，每畝土地較單純種檳榔增收約9000元！經發酵生香的商品香草蘭豆莢含有250多種發揮性芳香族成分及有機酸、糖、樹脂、礦物質等豐富成分，香氣獨特，留香時間長達2～3年，被廣泛用于高檔食品和飲料的配香原料，在發酵業、化妝及醫藥等領域均有應用，具有用途廣、經濟價值高的特點。目前國內售價為1000～1200元人民幣/千克。

教師提問：符良為什么選擇活蔭蔽種植，而不采納傳統的死隱蔽種植？

學生A：一塊地種檳榔又種香草蘭，提高了土地利用率；

學生B：對香草蘭的水肥管理，使檳榔的產量較純檳榔林提高；

學生C：檳榔可作為活支柱供香草蘭攀爬，節省了石柱的費用；

學生D：檳榔葉子還可以遮光，節省遮光網的費用；

??

教師總結：活蔭蔽的改良不僅增產、增收還提高了土地利用率，可見活蔭蔽系統比死蔭蔽系統，功能更強大，效果更優。

教師提問：香草蘭套種的收益如此誘人，我們為何不把香草蘭套種到稻田里、麥田里，甚至套種到沙漠中與楊樹為友呢？

討論交流，小組匯報??

X組：香草蘭與水稻的生長土壤環境不同，不能套種；小麥的生長氣候要求又有差異也不能套種；沙漠風沙大且土壤也不適合香草蘭生長。香草蘭種植受生長特性、地理環境、氣候和天氣等條件的約束，并不適宜隨處種植，而且與矮個植物種植也沒有體現出遮陽的優勢或者節約石柱費用等優勢，另外由于營養需求的差異，即使能共存在一塊地如果沒有實現增產目的，套種的系統優化沒也就沒有太大的意義??

教師總結：系統優化的效果是理想的，但是不同情況的系統優化會遇到不同的約束條件，應該采取不同的手段和方法應對，使系統的目標在一定的條件中達到最大值。系統的優化都是為了發掘有限資源的無限潛能，使資源獲得充分的利用，體現更高的價值，實現投入最小，效果最佳的目的。

又例如：云南一些山區農民的甘蔗生長緩慢,減產已成定局.為了減少旱災損失,乘雨水來臨之際,在甘蔗田套種玉米。

例如：建筑材料的改進也是一項優化技術，以往建筑物的墻體多采用實心磚，現在采用了空心磚，在保證強度、隔熱隔音效果的同時，節省了材料。

??

教師：案例中，目標與土地的單位面積農作物收益和之間的關系在技術中我們稱為——目標函數；農作物的生長特性、條件、氣候等因素對作物套種起著限制作用，并且是不能人為解決的，稱為——約束條件；套種的技術水平、田間管理、病蟲防治等對產量產值有直接影響，即影響因素，可見影響因素是可以人為調節的。最優方法通常是在一定人力、物力、財力資源條件下，使經濟效果（如產值、利潤等）達到最大，并使投入的人力、物力達到最小的方法。

教師：在生活中，我們經常會遇到一些復雜的數字問題，純定量分析是不夠的，我們常常是借助數學手段定量與定性結合的分析比較，尋求最優方案。這種用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數學模型。它是真實系統的一種抽象。

案例二：利潤問題

某家具廠要安排一周的計劃，產品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板及20小時工時，制作一張椅子需6平方木板及18小時工時；每周擁有木材板料600平方，可用工時400小時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子。假定所有產品都能銷售，那么該每周生產桌子和椅子分別為多少時，利潤最大？

教師提問：這里，系統需要進行最優化的目標是什么？

學生：獲得利潤最大值。

教師提問：利潤受到哪些人為可調節的因素影響？

學生：每周生產桌子和椅子的數目。

教師提問：在這個利潤問題的系統中，又存在哪些不能人為解決的約束條件呢？

學生：制作一張桌子需4平方木板及20小時工時，制作一張椅子需6平方木板及18小時工時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。

教師：若把利潤最大值用 表示，變量每周生產桌子數用 表示,每周生產椅子數用 表示，請你根據已知條件，列出求解最優化問題的有關數學式子。

其中(1)式體現了目標與產量、利潤總和之間的關系,也就是目標函數。（2）（3）（4）（5）式則體現了約束條件。

教師：數學思維很清晰！下面就請大家算一算 的解，找出最大利潤值。

??

學生：算不出來！

教師引導：仔細觀察這四個約束條件的式子，找出數據中體現出受限最大的約束條件是哪個？

學生：工時！

教師：好，請你將最主要的約束條件（3）與目標函數式（1）聯系起來，看看你能不能發現影響因素 與最優值 的關系。

學生：生產椅子所需工時少利潤大，生產桌子所需工時多利潤反而小！生產的椅子越多利潤越大。

教師：那我們干脆不生產桌子了，專門生產椅子，可不可以？

學生：不行，至少要生產8張桌子！

教師：哦，原來還有約束條件（3）的限制。那好我們就生產8張桌子，算一算意義子最多可以生產多少張？

學生：13張！

教師：8張桌子，13張椅子。把你們經過一番分析計算選擇的這兩個變量的解代入約束條件看看是否超出了約束條件的限制范圍。

學生：都在約束條件范圍內。

教師：再利用這兩個變量的解，算一算利潤最大值是多少？

學生：1180元。

教師：我們再隨意找幾對滿足約束條件的 的解帶入目標函數檢驗一下，1180是不是利潤最大值。如：（每個小組分別用一對計算）

學生交流：

教師總結：以上計算表明，我們找到經過數學方法求出的就是最優值！回憶我們求解的過程，最優化方法解決問題的一般步驟：

（1）提出系統需要進行最優化的問題，收集有關資料和數據；

（2）建立求解最優化問題的有關數學模型，確定變量，建立有關約束條件，分析模型；

（3）選擇合適的最優化方法；

（4）求解方程；

（5）最優解的驗證和實施。

這種用數學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫數學模型。數學模型是研究和掌握系統運動規律的有力工具，它是分析、設計、預報或預測、控制實際系統的基礎。是我們在解決問題時，常用的一種方法。

2．應用：學生探究（2人一個小組）

要求學生分組利用提供的大、中、小三個大小不同的齒輪將上節課完成的旋轉木馬進行系統優化，看誰的木馬轉的又快又穩。

學生進行探究??

A組：將傳送帶傳送改為大齒輪帶動，三個齒輪傳送；

B組：將傳送帶傳送改為中齒輪帶動，三個齒輪傳送；

C組：將傳送帶傳送改為小齒輪傳送，三個齒輪傳送；

D組：齒輪與傳送帶一起贊成傳送系統??

小組比賽交流。

學生體會：皮帶傳送系統在木馬旋轉時，皮帶容易出軌，同時因為速度太大使系統容易散架。針對這個問題，利用有限的資源，將皮帶傳送換成齒輪傳送后，發現齒輪傳送比皮帶傳送速度更快更牢固；再更換三種齒輪的帶動比較，又發現大齒輪帶動時，動力更足速度加大了穩固性能也增強了。

（三）小結

最優方法通常是在一定人力、物力、財力資源條件下，使經濟效果（如產值、利潤等）達到最大，并使投入的人力、物力達到最小的方法。

最優化方法解決問題的一般步驟：

（1）提出系統需要進行最優化的問題，收集有關資料和數據；

（2）建立求解最優化問題的有關數學模型，確定變量，建立有關約束條件，分析模型；

（3）選擇合適的最優化方法；

（4）求解方程；

（5）最優解的驗證和實施。

（四）課后探究

假如學校有2個學生食堂，正常情況下每個食堂能容納500人就餐，近兩年，學校規模擴大，就餐人數增加，每個食堂就餐人數達670人，每到就餐高峰期，學生就排著長隊等待就餐。

如何減少學生就餐排隊時間？提出解決這一問題的幾種途徑，并選擇最經濟、最有效可行、最容易實現的方案。運用系統分析方法，分步驟說明你的思考過程。

七、教學反思

蘇教版教材的案例選擇切題，但是有部分案例離我們所處的實際甚遠。在教學的過程中我選用了教材中技術類的案例，拓展了我們對技術的視野；但是生活案例我傾向于改用我們身邊的例子，大家熟悉，分析起來有親切感、簡單易懂又激發了學生自主參與的樂趣，剛好我校種有香草蘭。故在本案例中將“麥、棉、瓜、玉米套種”案例換成“檳榔與香草蘭套種”，實踐證明效果很好，學生很感興趣。本節課內容較多，學生探究活動時間就比較緊

第四篇：礦井生產系統及采煤方法

魯 能 菏 澤 煤 電 公 司

LUNENG HEZE COAL&POWER CO。，LTD。

新工人崗前培訓教案

授課教師：張華清

礦井生產系統及采煤方法

教學目的：了解煤礦企業的幾大系統；熟悉采煤工作面巷道布臵方式；掌握不同采煤工作面的回采工藝。

重點難點：知道煤礦幾大生產系統；熟悉走向長壁采煤法工作面巷道布臵；熟悉綜合機械化采煤工作面回采工藝。

教學內容：

第一節 礦井生產系統一個煤礦有很多生產系統，而且每個生產系統在運行的可靠性方面要求嚴格。只有各個生產系統正常運行，才能保證煤礦井下安全生產。

一、提升運輸系統

煤礦的產品是煤炭。煤炭從幾百米深的井下要到地面必須經過一系列運輸環節，才能到達地面；井下要開掘巷道，掘出的矸石要運到地面矸石山；井下各種支護材料、采掘設備要經運輸才能到達采掘工作面；人員的上下班等都需要礦井的提升運輸系統來完成。

以彭莊煤礦立井開拓為例，對提升運輸系統作一簡述。

1、提升系統

彭莊煤礦以一對立井開拓，主副井的作用除了通風外，就是提升作用。主井用來提升煤炭；副井用來升降人員、排出矸石、運輸材料和設備。

2、運煤系統

采煤工作面（煤壁）的煤炭→工作面機道（刮板輸送機）→工作面運輸巷（橋式轉載機、膠帶輸送機）→區段溜煤眼→采區膠帶下山（膠帶輸送機）→采區煤倉→主要運輸大巷（膠帶輸送機）→井底煤倉→主井（主絞）→地面動篩車間→地面原煤倉

3、排矸系統

掘進工作面矸石→礦車（調度絞車）→中部車場→采區軌道下山（絞車）→主要軌道大巷（蓄電池機車）→井底車場→副井（副絞）→地面→矸石山

4、運料系統

地面材料設備庫→副井（副絞）→井底車場→水平軌道大巷（蓄電池機車）→采區車場→采區軌道下山（絞車）→中部車場→工作面材料巷存放點

二、通風系統

礦井通風系統是煤礦井下生產中最重要的系統。通風系統合理、正常、可靠運行，才能保證井下有毒有害氣體的稀釋和排放，才能保證人員呼吸所需的新鮮空氣，才能創造井下良好的氣候條件。否則，就無法生產。

地面新鮮風流→副井→井底車場→主要軌道大巷→采區石門→采區軌道下山→中部車場→工作面進風巷→工作面→工作面回風巷→采區膠帶下山→總回風巷→風井→地面（主要通風機）

三、供電系統

供電系統是給礦井提供動力的系統。由于煤礦的特殊性，對礦井的供電系統要求絕對可靠，不能出現隨意斷電事故。為了保證可靠供電，要求必須有雙回路電源，同時保證礦井供電。如果某一路電出現故障，另一路電必須立即供電。否則，就會發生重大事故。

一般礦井供電系統：雙回路電網→礦井地面變電所→井筒→井下中央變電所→采區變電所→工作面用電點。

除一般供電系統外，礦井還必須對一些特殊用電點實行專門供電。如主通風機房、井底水泵房、掘進工作面局部通風機、井下各需專門供電的機電硐室等。

四、供排水系統

煤礦井下生產要灑水滅塵、液壓設備需要水、井下防滅火需要水，所以必須向井下供水；另外，礦井水必須排到地面，否則會淹沒采掘工作面，甚至淹井。為此，礦井必須建有供、排水系統。

1、供水系統

礦井地面蓄水池（管道）→井筒→井底車場→水平運輸大巷→采區下山→工作面兩巷→工作面

在供水管道系統中，有大巷灑水、噴霧、防塵水幕，各個轉載點灑水滅塵，采掘工作面灑水滅塵噴霧裝臵，采掘工作面機械設備供水系統等。

2、排水系統

礦井水主要來自于地下含水層水（三灰、五灰、八灰、十一灰、十二灰、十四灰、奧灰）、頂底板水（3下煤層砂巖水）、斷層水、采空區水及地表水的補給。在生產中必須排出地面。

為了排出礦井水，礦井一般都在井底車場處設有專門的水倉及中央水泵房。主水倉一般有兩個（外水倉和內水倉），其中一個儲水，一個清理。中央水泵房內裝有至少3臺水泵（彭莊煤礦有5臺），通過多級水泵將水排到地面。

采掘工作面涌出的水或生產中積水，通過各種小水泵由管道排至采區上下山水溝，上山采區的水一般自動流入大巷排水溝，下山采區的水先排至采區水倉，由采區泵房內安裝的水泵通過管道將水排至大巷排水溝，再流入中央水倉。

五、其他系統

煤礦井下除上述系統外，還有一些系統，如瓦斯監控系統、灌漿系統、通信系統等。

1、瓦斯監控系統

所有煤礦礦井，都必須安裝礦井瓦斯監控系統。在井下采掘工作面及需要監測瓦斯的地點安設多功能探頭，能一天24小時不間斷監測井下瓦斯濃度，并把監測結果轉變為電信號通過電纜傳至地面主機房，再轉變為數字信號，在計算機及大屏幕上顯示出來。管理人員隨時通過屏幕掌握井下各監控點的瓦斯濃度。一旦某處瓦斯超限，井上下會同時報警并自動采取相應的斷電措

施。

瓦斯監控系統是我們每一位煤礦職工的一道生命保護線，都要愛護、保護好這些安全設施。

2、灌漿防滅火系統

主要用來防止煤層自然發火。

這種系統是在地面建立制漿站，將黃土、砂子等制成泥漿，由管道送入采煤工作面上順槽。隨工作面推采，對采空區后方進行灌漿，用漿體將采空區遺煤包裹起來，使煤和氧氣隔絕，從而防止煤的氧化自燃。

3、通信系統

為了更好的進行煤礦生產，井下一般都有通信系統。在井下各個采掘工作面、煤的裝車點、變電所、主要機電硐室、火藥庫等地方都裝有防爆電話機。通過電話聯絡，我們可以隨時掌握井下及地面生產情況。

第二節 采煤方法

采煤方法是采煤巷道布臵系統和回采工藝這兩項內容的總稱。不同的采煤方法所采用的采煤巷道布臵系統和回采工藝也就不同。

一、采煤工作面巷道布臵

（一）走向長壁采煤法工作面巷道布臵

“走向”是指工作面兩巷順煤層走向布臵，工作面沿走向向前推采。“長壁”是指工作面煤壁較長，其長度隨工作面機械化程度和運輸設備功率的不同而不同。一般地，綜合機械化采煤工作面長度不大于200m。

工作面的兩巷，由于用途不同叫法也不同。對應地名稱有：上順槽、下順槽；進風巷、回風巷；軌道巷（材料巷）、運輸巷；軌道順槽、運輸順槽。

將兩巷在設計位臵貫通的一條巷道，叫工作面開切眼，在開切眼內布臵采煤支架和設備，工作面就可以向前推進采煤了。

走向長壁工作面巷道的特點是：工作面兩巷基本上呈水平狀態，而工作面是沿傾斜的。這種布臵方式一般用于緩傾斜煤層的開采，也用于傾斜煤層的開采。

（二）傾斜長壁采煤工作面巷道布臵

傾斜長壁采煤工作面的進風巷和回風巷沿煤層的傾斜方向布臵，工作面沿煤層傾斜方向推采。其特點是：兩條巷道為傾斜的，其傾角和煤層傾角一致，而工作面是水平的。工作面向上推采稱為仰斜回采，向下推采稱為俯斜回采。傾斜長壁采煤法只適用于近水平煤層開采。

（三）急傾斜煤層采煤工作面巷道布臵 作一般了解。

在急傾斜煤層中常見的采煤方法有：

1、臺階采煤法

2、水平分層采煤法

3、偽斜柔性掩護支架采煤法

二、采煤工作面回采工藝

長壁式采煤工作面的回采工藝包括工作面破煤、裝煤、運煤、支護及采空區處理五大項內容。

（一）炮采工作面回采工藝

炮采工作面是指以鉆爆法落煤、人工裝煤、單體支柱配合金屬鉸接頂梁或π型梁支護的工作面。

1、工作面破煤

煤電鉆打眼，裝入煤礦許用安全炸藥及煤礦許用電雷管，聯線，將人員撤至安全地點，設好警戒，起爆，把煤從煤壁上崩落下來。

2、裝煤

人工攉煤。

裝煤前必須首先檢查放炮后的頂板及支架，進行敲幫問頂、處理活矸，然后控制頂板，才能開始攉煤。裝煤中要隨時注意煤幫、頂板，防止片幫、掉矸傷人。遇大塊煤矸應人工破碎后再裝入輸送機。

3、運煤

炮采工作面運煤實現了機械化,即依靠鋪設在工作面機道上的可彎曲刮板輸送機將煤運入順槽轉載機后經膠帶輸送機運出

工作面。

4、支護

炮采工作面的基本支架，是依靠單體支柱配合金屬鉸接頂梁或π型梁支護頂板的。

5、采空區處理

根據煤層開采條件一般有三種，即全部垮落法、充填法、緩慢下沉法。我們通常采用全部垮落法。

綜上所述，炮采工作面回采工藝過程是由放炮員首先在工作面打眼、裝藥、放炮。放炮結束后，攉煤工開始進入工作面掛梁控制頂板并攉煤入工作面輸送機中運出。裝運煤工作完成后，開始整體推移輸送機至煤壁處，隨后打工作面固定柱。當工作面達到最大控頂距時，回收采空區一側1～2排固定柱，使頂板自然垮落。

（二）普通機械化采煤工作面回采工藝

普通機械化采煤工作面是指在工作面裝備了單滾筒采煤機、可彎曲刮板輸送機、單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁支護的工作面。工作面破煤、裝煤、運煤基本實現機械化，而支護和采空區處理還是人工進行的。

1、破煤

由單滾筒采煤機完成。采煤機在運行中，安裝在搖臂上的滾筒不停旋轉，利用截齒將煤截割下來。

2、裝煤

依靠采煤機滾筒上的螺旋葉片和擋煤板配合，在滾筒割煤的同時將煤推入溜槽內；如果還有少量遺煤，則需人工清理后才能推移輸送機。

3、運煤

依靠鋪設在工作面刮板輸送機、順槽轉載機和膠帶輸送機運煤。

4、支護

利用DZ型單體液壓支柱配合HDJA型鉸接頂梁進行支護。

5、采空區處理

全部垮落法。即在工作面達到最大控頂距后回收放頂線1～2排支柱，使頂板自然垮落。

（三）綜合機械化采煤工作面回采工藝

綜合機械化采煤工作面是在工作面配備了大功率的雙滾筒采煤機、大功率的可彎曲刮板輸送機、液壓自移支架及轉載機、可伸縮膠帶輸送機，實現了工作面破煤、裝煤、運煤、支護及采空區處理的全部機械化。

綜合機械化采煤工藝如下：由于采用了大功率雙滾筒采煤機，可在工作面實現一次采全高。采煤機首先由工作面下順槽處完成斜切進刀割入煤壁后，開始向上割煤。割煤同時滾筒上的螺旋葉片和擋煤板配合將煤裝入工作面溜槽中運出。在采煤機割煤同時滯后一段距離拉架并推輸送機，支架后方的頂板在拉架中自然垮落。

（四）綜采放頂煤工作面簡介

綜放放頂煤技術是我國近十多年來發展起來的針對厚煤層開采的一項新技術。在煤層厚度不穩定的厚煤層開采中取得了很好的經濟效益。

復習題：

1、礦井生產系統包括哪些內容？

答：礦井生產系統包括提升運輸系統、通風系統、供電系統、供排水系統，另還有一些系統，如瓦斯監控系統、灌漿系統、通信系統等。

2、長壁采煤法工作面布臵有哪兩種？走向長壁采煤法的特點是什么？

答：長壁采煤法工作面布臵有走向長壁采煤法和傾斜長壁采煤法。

走向長壁采煤法的特點是：工作面兩巷基本上呈水平狀態，而工作面是沿傾斜的。

3、簡述綜合機械化采煤工作面回采工藝。

答：綜合機械化采煤工作面回采工藝是：采煤機首先由工作面下順槽處完成斜切進刀割入煤壁后，開始向上割煤。割煤同時滾筒上的螺旋葉片和擋煤板配合將煤裝入工作面溜槽中運出。在采煤機割煤同時滯后一段距離拉架并推輸送機，支架后方的頂板在拉架中自然垮落。

第五篇：鋼鐵企業生產系統優化模型

鋼鐵企業生產系統優化模型

摘要本文通過對鞍鋼鋼材加工中心的生產系統分析，應用線性規劃建立數學模型來解決生產過程問題，即產品優化問題、配料優化問題；對歷史規律進行統計分析，引入彈性概念，來解決安全庫存問題，即建立安全庫存彈性控制模型。運用Excel97，對模型求解，并進行結果分析和經濟效益計算，以此來制定生產計劃，指導生產，提高經濟效益。并提出若干建議和對策，從而保證生產系統按照優化的方向運行。關鍵詞：生產系統優化庫存管理線性規劃模型廢鋼鐵加工

1引言近年來，國有企業改革遇到前所未有的困難，企業如何挖掘內部潛力、加強科學管理使企業自身很好的適應市場經濟的要求，如何加強對生產系統的總體經濟效益的分析與研究，提高經濟效益，是擺脫困境的迫切要求，也是我們需要迫切研究的問題。對于一個具有產購銷的廢鋼鐵企業來說，國內對生產系統的研究關注得似乎不夠，只注重在設備和流通領域的研究上，而國外研究的重點放在化學處理方面。另外，人們認為廢鋼鐵企業現場復雜，操作簡單，對企業內部的研究未引起足夠的認識，特別是在管理科學方面的應用有所忽略，因此，本文特別關注廢鋼鐵企業的生產系統研究。目前，廢鋼鐵企業生產系統存在以下問題亟需解決：1.各種生產過程中下來的廢鋼鐵資源如何優化配置，實現資源的充分利用，即在保證鋼廠、鐵廠需要的前提下，輸出多少廢鋼、銷售多少各種可利用廢次材；2.向煉鋼廠輸送爐料，用的工具是大槽子，大槽子中的各種廢鋼鐵如何配比，并滿足煉鋼需要，以使成本最低，從而避免裝槽子的無規律性和盲目性；3.在全鞍鋼的廢鋼鐵輸入、輸出過程中，在鋼材加工中心有相當量的一部分庫存，究竟如何控制安全庫存量，又能滿足內部生產需要，同時又能壓縮資金占用，盤活流動資金，也是一個非常突出的問題。通過建立、運用理論上的模型，構出行之有效的生產運作模式，是實現成本最低、利潤最大的有效途徑。

2鞍鋼鋼材加工中心生產系統優化模型2.1生產過程優化模型建立2.1.1產品品種產量優化模型①的建立1．有關情況分析：

與產品生產利潤最大化有關的主要因素有單位利潤、加工能力、各種資源量及市場需求情況等。2．確定決策變量從生產現狀分析來看，在生產過程中，主要挑選、加工各品種的廢次鋼材、向外輸出各品種的廢鋼鐵。在此，我們以各品種產量為決策變量,Xj(j=1,2,??n)為第j種產品的計劃產量。每種產品的單位利潤均由財務部門核出。3．約束方程系數和右邊常數Bj的確定(1)為了簡化問題，可以將所有廢鋼產品按其加工性質的不同,測算了每單位產品所需要的挑選工時、切割工時、打碎工時、打包工時、冷剪工時、爆破工時，及每天全廠所能提供的總工時，以便統一考慮生產能力。(2)各類產品的原料是生產回收和非生產回收入廠的廢鋼鐵資源，生產科根據歷年的統計資料及99年的計劃回收情況，可估算當年的各大類原料的資源情況，從而給出一個資源供應的最大可能值。單位產品資源消耗情況可核定。(3)關于需求量情況。由生產科、經營科根據企業內部生產實際及外部的市場需求狀況確定。4.目標函數的確定產品總利潤是產品的單位利潤與產品品種產量乘積之和.綜上，品種優化模型如下：nMaxZ=ΣcjXj(j=1,2,?n)j=1

S.T.資源約束、加工能力約束：nΣAjXj≤(或=)Bj(j=1,??n)J=1需求約束：Xj≤(或=)Bj(j=1,??n)2.1.2內部配料優化模型②的建立內供的各品種廢鋼鐵要通過裝入料槽送到鋼廠，如何組織裝槽子即對輸出的各類廢鋼鐵進行配料也是生產過程中要考慮的問題，而不是直接將每種廢鋼鐵輸送到鋼廠，這樣既不能滿足煉鋼工藝的要求，也不符合經濟核算上的需要。在滿足工藝要求的前提下，盡可能提高或保持槽重，縮短裝爐時間和冶煉時間。對內部輸出的各種產品的配料進行優化，其主要的理論依據是滿足工藝要求，滿足操作要求，保證每個料槽的成本最低。1．有關情況分析：（1）根據鞍鋼現行轉爐爐口直徑的大小，槽子形狀為一端成斜開口形長方體,其體積為6.75立方米。從工藝上實踐表明：若一個料槽中全部裝入重型廢鋼，比如切頭，在入爐裝料時極易砸壞爐底，若料槽中全部裝輕薄料，則需多加幾次廢鋼料，這樣將延長加料時間，直接影響冶煉周期，同時發生燒損，將降低產量。根據生產上的實踐，槽重保持在14噸最為合適。(2)裝料時，不同品種的槽料廢鋼鐵因其堆積密度和單位成本不同而影響槽重和槽料成本③.單純從提高槽重的角度分析，裝槽時應多加入堆積密度高的廢鋼鐵，單純從降低槽料成本角度考慮，裝料時應多加入單位成本低的廢鋼鐵，這正是本配料模型所要解決的問題之一。(3)由于內供各種資源的需求量及資源存量情況的存在，把98年廢鋼鐵資源量按12個月平均得出月均資源情況.2.輸出配料模型的建立(1)確定決策變量根據各種內供輸出原料的情況，確定以下14個變量X1，X2,??X14,分別代表料槽中切頭、廢模、廢錠、剪切廢鋼、重型廢鋼、中型廢鋼、輕型廢鋼、普通包塊、碎鋼霄、廢鐵、雜鐵、唐麻鐵、爆破渣鋼、挑選渣鋼的投量。（單位為噸）(2)確定目標函數優化料槽中配料實質上是解決了槽重與成本間問題，也就是要在保證槽重和工藝要求的前提下，使槽料成本最低。槽料成本是各類裝槽廢鋼鐵與其單位成本乘積之和，即：nMinZ=ΣcjXj(j=1,??n)j=1(3)約束條件的確定①料槽單重約束。由于生產工藝上的要求，計劃料槽單重為C1噸／槽，所以有，X1 X2?? Xj≥C1②料槽容積約束。料槽容積為C2立方米，裝槽時，不應超過其容積，所以有，nΣ1/rjXj≤C2(j=1,??n)j=1③資源量約束。每個料槽中的資源量:0≤Xi≤Bj(j=1,??n)2.2安全庫存模型③的建立2.2.1安全庫存彈性控制模型產生的理論依據本文中，彈性定義為：彈性就是某一特征在一定時期的實際結果相當于其理想水準（亦稱均衡標準）的變動程度或波動幅度。在我國的大多數企業中，企業的生產供給活動大多存在著這種彈性，但由于這些企業彈性的非均衡生產供給規律在不同及不同的月份的縱橫時間中，其數量表現大小不等而又雜亂無章，而在物料管理中常流于盲目和簡單化。因此，引用物理學中的“彈性”概念來構造存儲彈性控制模型就更是具有必要性和現實性。其理論上的依據是：1.企業的生產經營活動是一個相互影響相互制約的有機系統組合。就物料管理而言，它的合理運行機制應是：“生產取決于市場（銷售），供給服從生產，存儲確保供給，采購依據存儲。”因此，在產品營銷正常情況下，物料的供給、存儲、采購經營活動必須相應地服從生產的彈性，使產、供、銷三個環節緊密銜接，協調平衡。2.企業在近期或將來生產經營諸要素可能有所發展，但相對于現有基礎及管理方式來說相對穩定，一般不會出現異變。同時由于供給與生產密切相關而在數量上表現為正比例關系，生產規律必然代表供給規律，反過來供給規律又在很大程度上反映出生產規律。因此，可以運用有關生產或供給的近期歷史統計資料，分析歸結出企業呈彈性的非均衡生產（供給）規律，在結合近期將來可能出現影響的有關因素予以修正評測，則可比較準確預見近期未來生產供給的彈性態勢，據此規劃物料存貯彈性控制綱領，并在實施控制過程中不斷及時修正完善。2.2．2安全貯存彈性控制模型的建立存貯彈性控制模型的邏輯思路可表述為：預測生產供給動態→確定合理存貯水平→控制收入（購進）調節存貯。它的基本思路是“以銷定產，以產定供，以供定貯，以貯定收”和“對照目標，定期檢查，分析癥結，控制關鍵。”具體過程如下：1.某月供應彈性系數，反映該月實際供應量較月均衡供應量的波動幅度。可這樣計算：

月均衡供應量＝全年實際供應量／12 某月供應彈性系數＝該月實際供應量／月均衡供應量2.某月預測供給彈性系數是根據近期三年同月歷史統計資料分析整理里求得的一個預測值。在具體求值中，為了消除偏差使預測值更加準確，采用加權平均判定法，即：在三個預分析數值（供應彈性系數）X1,X2,X3,滿足關系式X1≤X3≤X2或X2≤X3≤X1且∣X3-X2∣≤∣X3-X1∣,也就是說，若X3為中間值，X2與X3偏近，X1與X3偏遠，在進行預測時，視X3為正常數值，X2為較正常數值，X1為非正常數值，那么對X3加權6／12，X2加權4/12，X1加權2/12，因為根據歷史經驗，一年中通常有六個月正常生產，4個月為較正常，2個月為非正常，所以有：某月預測供應彈性系數＝同月正常彈性系數×6／12＋同月較正常彈性系數×4／12＋同月非正常彈性系數×2／123.確定某月計劃供應量

根據計劃產量、物耗水平和生產供給彈性分布來計算，有

月均衡計劃供應量＝全年計劃供應量／12某月計劃供應量＝月均衡計劃供應量×該月預測供應彈性系數4.某月預測彈性偏差系實際供應量與計劃供應量的離差，它反過來驗證某個存貯系統預測及規劃的準確度與優化率，也是修正存貯控制目標和依據之一。某種預測彈性偏差＝（該月實際供應量／該月計劃供應量－1）×100％

＝該月計劃供應執行偏差量／該月計劃供應量×100％5.確定某月末庫存量定額某月期末庫存量定額系根據近期社會資源狀況、交通運輸條件等到貨保障與及時程度，以及為補給該月后的短期計劃供應量而定。其可按此公式計算：nY=∑Xi(I=1,2,??n)I=1其中，Y為某月末庫存量定額；n表示合理存貯周轉天數；Xi表示本月之后第i天的計劃供應量。確定期末庫存定額作為存貯標準有兩層意義，一是實際庫存量超過定額過大時表明出現了超庫存積壓；而當遠遠低于定額時，則表明潛伏著待料停工的危險。因此，在施行控制過程中，應設法使實際存量趨近于庫存量定額，兩者相差不能太大。與傳統的庫存量定額方法相比，此辦法更能貼近實際狀況。6.確定計劃收入量、計劃購進量為了彌補調節存貯量，使供、貯、收三環節協調平衡而確定的總收入量。某月計劃收入總量＝該月期末庫存量定額＋該月計劃供應量—上月期末庫存量定額一般來說，計劃收入總量來源于三個渠道，即來自企業外部的購進量。所以在生產和非生產回收的計劃量已經確定之下，為補足計劃收入總量的差量部分而求得的購進控制期量。某月計劃購進量＝該月計劃收入量－（該月計劃生產回收量＋該月計劃非生產回收量）在此式中，計劃生產回收量可依據成材率計算出；計劃非生產回收量具有間發性和非規律性，可依據經驗估計。7.計劃購進量的調整此過程是一種前饋控制，以便及時糾正偏差，避免偏差積累成患而整個存貯控制奏效的關鍵改進措施定量化。某月初調整計劃購進量＝該月計劃購進量±上月期末庫存量定額執行增減差量若計算值為負時，表明現有存量超額存貯過大，為使存量降至正常水平，故月初調整計劃購進量為0。綜上1至7過程就是安全存貯的彈性控制模型。

3模型的求解與結果分析3.1生產過程優化模型的求解、靈敏度分析④3.1.1模型求解1.品種產量優化模型的求解。用Office97中的Excel97的規劃求解，在表格中分別設立相應的單元格，可得該模型的最優解.2.配料優化模型求解：同樣，在EXCEL97的工作表上可得該模型的最優解。3.1.2結果分析1.品種優化模型的結果分析(1)從工作表及運算結果報告上可得最大化的產品品種計劃.(2)可看出各種資源的節余量及市場需求量的非飽和量。(3)可看出，生產加工能力狀況、市場需求量限制是生產科、經營科通過預測得到的，在建模及求解過程中，它是作為模型外預測值處理的，需要說明的是市場預測工作本身是很重要的，預測方法是否科學，預測值是否準確，對建模及求解結果均有很大影響。(4)求解結果表明，當前的最優解是唯一的。這就是說，根據計算結果所確定的產品品種計劃是唯一使總利潤達到最大的生產計劃，倘若考慮其他目標要求及影響因素，則應添加適當的約束條件重新計算出新的最優方案。2.配料優化模型的結果分析(1)從工作表及運算結果報告上看出，使單槽中成本最低的配料方法。(2)可得出各種資源的使用情況。(3)從極限值報告可得出在目前水平下，調整多裝切頭、重型廢鋼、中型廢鋼是不合適的，在上述原料短缺時，可適當考慮廢模、廢錠、爆破渣鋼，盡管其將導致成本升高。3.1.3靈敏度分析1.品種優化模型的靈敏度分析影響品種優化的主要因素是資源量的變化（bi）和單位利潤（cj）的變化。A.資源量bi的變化的影響。資源量變化,帶來求解結果的變化.同樣也可在Excel97下求解.B.目標函數系數（即單位利潤cj）的變化對利潤的影響由于各種廢次材資源價格受鋼材市場的影響必然會很大。同樣可在Excel97下求解。此時品種結構發生變化，總利潤也發生變化。2.配料優化模型的靈敏度分析同樣，配料優化模型也受資源（bi）和單位利潤（cj）的變化影響。A.資源量（bi）的變化情況：同樣可得求解結果。在單重體積不變的情況下，增加其他原料的投量，成本是可以降下來的。B.目標函數系數（cj）的變化對目標函數的影響由于內部供料同樣也受市場價格的影響，其必然對槽料的成本產生影響。3.1.4經濟效益分析1.產品品種優化模型的經濟效益分析 通過觀察模型求解結果，我們認為最優方案的效益是可觀的。2.配料模型的經濟效益分析同樣，通過觀察模型的求解結果，若采取其它資源代替切頭，每槽可節約一定的價值。3.2安全庫存模型求解與分析3.2.1安全庫存模型求解．由2.2.2所描述的模型的各步，在Excel97上設計、輸入公式，可逐步求解：本文所利用的數據為企業近三年的數據，并設計出供應彈性系數計算表和彈性控制計算表。從上表結果看出，由于受企業內部設備大修安排和市場需求的影響，使企業周期性地出現在每年一、二季度處于供給高峰，三、四月屬于供給低谷。也可以看出，目前情況下期末庫存定額與期末實際庫存量之間差值就是超儲那一部分。因此，要想達到壓縮庫存的目的，必須把超儲的那一部分廢鋼鐵逐漸銷售出去。在目前的市場條件下，全國廢鋼鐵市場是需求大于供給，銷售上可行的。理想的庫存量控制在定額執行偏差量為零，亦期末庫存定額等于期末實際庫存量，不過這在實際是不易做到的。實際中，依據經驗，合理的庫存量應控制在定額執行偏差量的數量在＋2000— 3000噸左右。3.2.2經濟效益分析采用上述模型后，在經濟上是可觀的。一是它可減低采購成本，二是可降低存儲成本。若不采用此類庫存控制措施，庫存就會占用大量的資金，包括廢鋼鐵的本金、利息、場地費、管理費等各種庫存維持費用，廢鋼鐵還會發生損失等，減少企業投資的機會。同時，企業生產經營中存在的問題也被掩蓋。3.2.3優化方案的綜合分析從上面的兩個模型結果看，它們是我們廠生產系統的兩個重要的子系統，通過對生產方案的優化，可取得巨大的經濟效益。產品品種優化模型是在現有的資源狀況、現有的產品品種、現有的工藝設備加工能力、現行的市場需求狀況的基礎上進行求解的，它主要適用于中短期計劃，是用來對的生產計劃進行安排，也可以用來對季度、月份的生產計劃進行安排，但必須要搞清各種約束條件的限制值；配料優化模型是在固定的料槽容積、工藝要求的單重、及各種資源量的基礎上進行計算的，通常，在煉鋼轉爐沒有重大的改造的情況下，料槽也是一項固定資產，其容積是不變的，同樣工藝要求的單重變化可能性不大，那么主要是各種資源量的限制值在變化；安全庫存控制模型主要是以歷史上的數字運用統計規律來預測每年、每月的庫存量的，它主要是針對需求（鞍鋼生產）的季節性變動的特點來計算的，筆者認為不妨在使用Excel97中的趨勢分析曲線，比如線性模型、移動平均曲線等，在圖表上進行預測，讀出數據，用這些數據與彈性控制模型的計算數據相比較，如果差距很大則需要對數據進行修正，這樣使預期庫存控制更加貼近實際值。在實際應用上，是可行的。因為在目前，我們的生產系統在理論上、實踐上并沒有切時可行的科學方法，一切操作是憑經驗的估計。如果按模型的計算制定生產計劃，用以指導生產，在技術上、組織是沒有障礙的。在設備的使用上，也能滿足需要。

4建議與對策4.1生產系統運行中存在的問題1.入廠原料常出現分類不準確。2.生產系統的各種數據的不準確性、不統一性，造成決策數據與實際數據有一定的差異。3.制定生產計劃的不及時與生產組織的隨機性。4.生產計劃執行的偏差。5.各種原料消耗定額與工藝耗時定額尚需進一步核定。6.本文所采納的數據大多數是鞍鋼改造集中時期的數據，其波動性較大，伴隨改造的結束，生產系統運行逐漸穩定，各項數據更貼近實際。4.2對策和建議4.2.1加強生產運作管理⑤⑥1.重視并制定好生產計劃工作。2.生產系統應是整個企業降低成本和增加利潤的中心。3.合理控制好庫存量。建議本預期存貯彈性控制模型按下圖實施，這些環節構成一個前饋控制閉環系統

執行評價

庫存前饋控制閉環系統圖

4.搞好各工藝的設備管理。4.2.2為執行外銷品種計劃和為降低庫存而大力開展市場營銷活動4.2.3生產戰略研究是企業戰略的重要組成部分⑦4.2.4注重生產信息系統的開發應用目前的計算機的作用未得到充分的發揮,應建立我廠的生產管理信息系統，包括：生產計劃、成本分析、輸出槽料配比、庫存控制、銷售管理等部分。其具體途徑只須建立企業內部局域網。在系統未開發之前，筆者建議使用現行的Excel97中的內置模板上各類表格，可將之修改，即可使用。本文上述的優化模型現可作為生產系統的管理決策的主要方法和手段，只須調整相應的參數。

5結論本文應用的規劃模型具有適應能力強，計算技術簡單，已成為現代管理中應用最廣、成效最好的數量方法。本文的優化模型的應用主要有以下幾個特點：1系統優化性。生產系統優化是根據經濟上的合理原則與實際可行原則確定的優化方案。它的評價方法是：外銷產品全部售出，保證內部生產需求，并使輸出槽料成本最低、庫存合理，但必須在整個生產系統控制中輔以例外管理來達到靈活機動。2合理的規劃性。本生產系統優化研究是對系統的主要要素的數量規劃，在很大程度上融入了動態規劃、滾動計劃、目標管理等方法。3有效控制性。本文生產系統優化研究對外銷、存貯、收入、內供等期量標準的確定規劃都是建立在生產供給勢態科學預測的基礎上，所以在執行中比較接近企業的生產實際，即使出現偏差，也可提高前饋控制及時調整期量標準，采取控制關鍵的改進措施。而且，該優化研究可在新一里根據企業的生產經營發展及有關因素的變化，做出新的生產系統優化。4靈活變通性。生產系統優化研究可隨時依據實際約束的調整，同時還可以移植到廢鋼鐵生產企業、其他類似企業、零售業等中去。5系統條件的特殊性。當然，所有的約束是在理想的狀態下進行的，而現場是復雜的，與實際還有一定的差距，比如：向料槽中裝如各種廢鋼鐵不超過料槽的容積，有一定的難度，這些問題都有待于我們在實際工作中加以克服，使實際生產系統運行更接近于理論計算，從而取得更大的經濟效益。參考文獻1．韓大衛.管理運籌學.大連理工大學出版社,1995,92．王國華,李樹彬,王冠寶.金屬循環工程.中國標準出版社,1997,83．白禮常,任隆育.現代庫存控制技術.中國物資出版社,19844．王文獻,陳廣旭.中文版電子表格軟件Excel97.國防工業出版社,1994,45．蔣貴善,王東華,俞明南等.生產與運作管理.大連理工大學出版社,1998,66．施禮明,汪星明.現代生產管理.