實際生產過程中的動態規劃問題

2021-10-19 06:58:07 字數 3567 閱讀 7831

半年前,曾接手乙個有關露天礦生產排生產計畫的專案。經過與需求方討論及具體整理,提供的資料已經將整個露天礦分為了台階,台階劃分為了多個立方體塊,該塊包含了重量、礦石型別、含量等基本資訊。最後總結七類待解決問題。

1.可以選擇從任意位置開始開採;

2.生產的礦石品位(即礦石含量)要求;

3.規定時間生產需求(如一月只需要開採300噸左右);

4.露天礦開採基本要求,必須按台階開採,且上下層台階必須預留足夠寬度(這個寬度必須是可以自由設定的)讓開採、爆破裝置進入。具體如下圖情況所示;

5.同時生產台階需求,現有裝置只支援在幾個台階開採;

6.盡量滿足開採裝置開採同一台階時推進距離短要求,不要出現跳躍或間斷開採;

7.作為可選的可以滿足指定台階開採需求(如指定只開採所有台階中某個或某幾個台階)、限制台階開採優先順序需求(如設定某個台階優先順序最高必須最先開採);

礦山採剝計畫計畫編制對企業總體經濟效益具有深遠的影響,傳統的手動編制方法不僅耗時長,強度大,而且編制的計畫準確性差,修改難度大,究其原因,主要是在編制露天礦採剝計畫過程中,需要綜合考慮各生產工序與採場在時間、空間上的制約性及其連續性,同時還應盡可能使企業經濟效益最大化。因此,為提高計畫編制的準確性和合理性,採取將計畫編制所需遵循的原則轉化為數學模型中的約束條件,並綜合考慮各種邏輯約束,借助計算機的運算能力實現快速計畫編制。

在露天礦計畫編制領域,國內外做了大量的研究工作,其方法大體可分為三類:計算機模擬技術、人工智慧和數學規劃法。賈明濤等應用計算機模擬技術進行了回採計畫的模擬分析,此類方法的不足之處是需要有乙個預演的採掘計畫方案。m.e.格爾雄和朱敏等採用空間品位排序(ranked positional grade)的思路進行了研究分析,但方法本身只考慮空間權,可能導致錯誤的結果。數學規劃法是一種通過建立抽象數學模型來求解目標函式進而得到礦山採剝進度計畫的方法,如dónal、kumral和m.nehring等都提出了優化礦山採掘計畫的數學模型,礦山的生產開採是乙個系統性工程,露天採剝計畫有其固有的特殊性和複雜性,單一的考慮開採順序最優,難以保證礦山開採方案能滿足實際開採需求,導致計畫失去實際指導而影響進度計畫的實施。

因此,本文以出礦品位波動最小為目標函式,建立了基於目標規劃的露天礦採剝計畫優化數學模型,模型中包含了生產開採的全過程,可有效保證露天計畫各工序的合理銜接。

由於問題涉及到資料非常多,運算過程複雜,涉及的問題多資料查詢、匹配、傳遞過程較多。在原型設計初期,考慮將資料結構用乙個大的結構來管理減少類的使用,以提高計算效率(類的構造,繼承,訪問效率通常是比結構要慢)。

接下來原型設計將分為下面五步:

1、讀取資料轉換至資料結構,將礦山提供的塊資料及使用者設定的引數目標解釋為詳細的資料結構成員。

2、資料構建決策變數,將資料結構成員構建成決策變數。

3、根據實際問題新增約束,將分析總結的七類問題新增至約束。

4、求解並獲取結果,對比了cplex和lpsolver兩個求解器之後選擇使用cplex求解器獲取結果。

5、將結果顯示至可視介面

綜合考慮礦山實際生產情況及問題,分析之後提供了兩種數學模型方案:

1、層狀推進開採,將塊體按台階推進方式分成兩種平行推進橢圓條帶推進,解決任意位置開採問題。其中平行推進即為選擇乙個位置之後從該位置以平行方式向某個方向持續推進,該方法比較適合從台階邊緣為起始位置開始開採;而橢圓條帶推進則是選擇乙個位置後將台階分成多個條帶圈,從內向外開採,該方法比較適合從台階中間位置向外圍開採,具體的如下圖為橢圓條帶推進橢圓的圓心即為開採起始位置。

該方法在構建決策時,將以使用者設定方向為橢圓長軸,每個條帶內按順時針方向將條帶內的塊體構建為決策塊,塊體數量及重量不夠時則加入下一條帶圈按逆時針方向(與上一台階相反,確保塊體連續)構建決策塊,當某個台階開採只剩下少量礦石不滿足開採需求時,將會預設開採這個台階剩餘的所有礦石,然後根據這個台階的礦石量進行核減重新修改計畫目標,以滿足各項約束要求。

構建完決策之後,建立基於目標規劃的露天礦採剝計畫優化數學模型如下(由於mathtype公式在這裡顯示不了,只能貼圖):

上述為基於目標規劃的露天礦採剝計畫優化數學模型,目標函式為品位偏差最小。

2、品位最優開採,這種方法不會不會構建條帶,也不會構建整體決策塊,而是將每乙個塊體都作為了乙個決策變數,數學模型上稍有改動。結果與上述數學模型在台階上效果類似,但在每個台階開採與上述方法有一定差別。

1、江西銅業實際生產層狀推進開採資料應用

2、某鉬業實際生產品位最優開採資料應用

對比本文中兩種方法,各有優點和不足。層狀推進開採方法,可以保證開採的塊體較連續,但品位波動可能會存在一定的差異。而品位最優開採則能保證塊體品位波動非常小,但是塊體則可能存在跳躍或間斷情況。

最後,歡迎有興趣在生產計畫及動態規劃問題上有研究的大佬不吝賜教。

解決生產過程中的汙染問題和保護環境質量

生產工藝 有以下四個方面,這是確定建築設計方案的基本出發點,與建築有關的工藝要求,流程 直接影響各工段,各部門平面的次序和相互關係,運輸工具和運輸方式,與廠房平面,結構型別和經濟效果密切相關,生產特點 如散發大量餘熱和煙塵 排除大量酸 鹼等腐蝕物質或有毒 易燃氣體 以及有溫度 濕度 防塵 防菌等衛生...

Python學習過程中的問題

args 和 kwargs args代表位置引數,它會接收任意多個引數並把這些引數作為元組傳遞給函式。kwargs代表的關鍵字引數,允許你使用沒有事先定義的引數名,另外,位置引數一定要放在關鍵字引數的前面。new 和 init 的區別 建立乙個新例項時呼叫 new 初始化乙個例項時用 init 這是...

bitcoind編譯過程中的問題

本文列出個人在編譯位元幣程式bitcoind以及啟動執行中遇到的問題。makefile.am 10 error libtool library used but libtool is undefined makefile.am 10 the usual way to define libtool i...