煤礦機(jī)電設(shè)備管理資源投入研究論文

　　摘要:為了提高煤礦機(jī)電設(shè)備管理資源配置效率，降低機(jī)電事故損失，本文進(jìn)行了優(yōu)化模型的構(gòu)建，構(gòu)建時(shí)約束為資源投入，目標(biāo)為機(jī)電事故損失最低，構(gòu)建后利用逆優(yōu)化方法，轉(zhuǎn)化原模型，變?yōu)槟鎯?yōu)化模型，再求出解，獲得最優(yōu)解，同時(shí)，利用實(shí)例驗(yàn)證本文逆優(yōu)化模型及方法構(gòu)建的有效性，旨在為實(shí)際應(yīng)用提供參考。

　　關(guān)鍵詞:煤礦;機(jī)電設(shè)備;管理;資源投入;逆優(yōu)化方法

　　現(xiàn)階段，機(jī)電設(shè)備投入已經(jīng)超過(guò)生產(chǎn)成本的50%，使機(jī)電設(shè)備投入成為重要的生產(chǎn)投資組成部分。但與此同時(shí)，機(jī)電事故仍舊占據(jù)全部煤礦事故的較大比重，所以，煤礦生產(chǎn)企業(yè)必須要積極優(yōu)化機(jī)電設(shè)備管理資源配置，不斷提高設(shè)備使用性能，并增強(qiáng)設(shè)備使用的安全性。逆優(yōu)化方法是目前較為適合的優(yōu)化煤礦機(jī)電設(shè)備管理資源投入的方法，可使優(yōu)化需求得到充分滿足。

　　1煤礦機(jī)電設(shè)備管理資源配置優(yōu)化中逆優(yōu)化

　　方法應(yīng)用的可行性目前，機(jī)電設(shè)備管理資源配置方法多數(shù)屬于線性規(guī)劃方法，而在優(yōu)化資源配置算法方面，主要采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃、遺傳算法、啟發(fā)式算法等。從實(shí)際應(yīng)用結(jié)果來(lái)看，煤炭企業(yè)在進(jìn)行機(jī)電設(shè)備資源配置及優(yōu)化工作時(shí)，呈現(xiàn)出明顯動(dòng)態(tài)化特點(diǎn)，由此，上述資源配置及優(yōu)化方法并不能使其需求得到充分滿足。另外，現(xiàn)有資源配置及優(yōu)化方法的目標(biāo)為成本最低或效益最大，配置資源在子系統(tǒng)間進(jìn)行，并不能對(duì)已有資源做出合理調(diào)整，無(wú)法最大化滿足整體需求，因而優(yōu)化效果并不理想。1992年，Burton等人提出逆優(yōu)化問(wèn)題，該問(wèn)題提出的基礎(chǔ)為網(wǎng)絡(luò)中逆向優(yōu)化最短路問(wèn)題。隨后，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者開始研究逆優(yōu)化問(wèn)題，并嘗試構(gòu)建逆優(yōu)化模型，在構(gòu)建逆優(yōu)化模型時(shí)，采用的方法主要為逆數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、多目標(biāo)規(guī)劃、雙層優(yōu)化。近年來(lái)，資源配置問(wèn)題解決過(guò)程中開始采用逆優(yōu)化算法，解決效果相對(duì)較為理想。已有研究及實(shí)踐表明，利用逆優(yōu)化方法進(jìn)行資源配置及優(yōu)化時(shí)，通過(guò)對(duì)模型參數(shù)做出調(diào)整，可以有效滿足動(dòng)態(tài)需求。由此看來(lái)，逆優(yōu)化方法應(yīng)用到煤礦機(jī)電設(shè)備管理資源配置優(yōu)化中的可行性非常強(qiáng)。

　　2煤礦機(jī)電設(shè)備管理資源投入的逆優(yōu)化方法

　　2．1構(gòu)建模型。

　　2．1．1構(gòu)建機(jī)電設(shè)備管理資源投入模型。

　　機(jī)電設(shè)備是煤礦開采期間使用的設(shè)備之一，其類型包含兩種，一種為機(jī)械設(shè)備，另一種為電氣設(shè)備。煤礦機(jī)電設(shè)備通常成本較高，會(huì)嚴(yán)格要求安全和作業(yè)環(huán)境，基于此種特點(diǎn)，研究管理資源配置問(wèn)題時(shí)，為能合理構(gòu)建指標(biāo)，劃分投入指標(biāo)過(guò)程中，可以功能差異作為標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)劃分后，共有4個(gè)投入指標(biāo)［1］:①安全運(yùn)行投入x1，該項(xiàng)投入指標(biāo)的具體內(nèi)容包含人員培訓(xùn)投入、人員管理投入、水電資源投入等，用于保障設(shè)備的安全運(yùn)行;②維護(hù)保養(yǎng)投入x2，該項(xiàng)投入指標(biāo)具體內(nèi)容包含建立并落實(shí)機(jī)電設(shè)備維修保養(yǎng)制度、機(jī)電設(shè)備定期檢查、保養(yǎng)耗材等;③設(shè)備維修投入x3，該項(xiàng)投入指標(biāo)的具體內(nèi)容包含培訓(xùn)維修人員、定期檢修機(jī)電設(shè)備、購(gòu)買設(shè)備備件等;④改造更新投入x4，機(jī)電設(shè)備與經(jīng)濟(jì)、技術(shù)要求不滿足時(shí)，局部改造或替換、購(gòu)買及安全新型設(shè)備的投入均是該項(xiàng)投入的主要內(nèi)容。根據(jù)煤礦生產(chǎn)的特點(diǎn)，本文構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)時(shí)，目標(biāo)確定為機(jī)電事故損失最小化。同時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程中，表述投入－產(chǎn)出關(guān)系的常用函數(shù)為柯布－道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)，所以本文近似模擬機(jī)電設(shè)備管理資源投入與機(jī)電事故損失最小化的關(guān)系時(shí)，即采用該函數(shù)模型，并將管理資源配置模型建立起來(lái)，求出最優(yōu)的配置管理資源的方案，最大化的降低機(jī)電事故損失［2］。在一定范圍內(nèi)，各投入指標(biāo)需要發(fā)揮出其最佳效果，如果投入過(guò)低，效應(yīng)將不能充分發(fā)揮，而投入過(guò)高，不僅浪費(fèi)資源，且其他指標(biāo)會(huì)出現(xiàn)投入不足問(wèn)題，因此，此一定范圍即為需求滿足基礎(chǔ)上的指標(biāo)投入上下限，用s．t．bi≤mi(i=1，2，3，4)表示。煤炭企業(yè)管理機(jī)電設(shè)備過(guò)程中，各個(gè)指標(biāo)之間會(huì)產(chǎn)生影響、調(diào)節(jié)作用，幾項(xiàng)指標(biāo)可能會(huì)同時(shí)影響某一項(xiàng)指標(biāo)，同時(shí)，幾項(xiàng)指標(biāo)總投入也會(huì)對(duì)整體管理資源投入效果產(chǎn)生影響，為使系統(tǒng)整體需求得到滿足，需在相互關(guān)系基礎(chǔ)上，設(shè)置某幾項(xiàng)指標(biāo)投入的下限，表示為bh≤(x1+x2+…xh)。此外，為保證企業(yè)整體利益，還要進(jìn)行總上限的設(shè)置，即x1+x2+x3+x4≤C。

　　2．1．2構(gòu)建逆優(yōu)化模型。

　　實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，各種資源投入時(shí)均會(huì)存在一定彈性，與運(yùn)算最優(yōu)解相比，模型可行解或非可行解更為適合情況下，反映出模型原有的約束條件與實(shí)際需求不相符的問(wèn)題，需調(diào)整各項(xiàng)資源的投入。實(shí)際作業(yè)時(shí)，最優(yōu)解為xi*(i=1，2，3…n)，因約束條件需要做出適當(dāng)?shù)臈l件，所以改變b和m，變?yōu)閎*、m*，令bi*=bi+σi－βi、mi*=mi+ηi－γi，其中，bi、mi的增量、減量分別為σi≥0、βi≥0、ηi≥0、γi≥0，目標(biāo)函數(shù)選擇總體變化最小，據(jù)此即可將逆優(yōu)化模型建立起來(lái)。

　　2．2應(yīng)用實(shí)例。

　　以某煤業(yè)集團(tuán)下屬煤礦為例，分析上述逆優(yōu)化模型構(gòu)建的有效性。該煤礦生產(chǎn)能力為0．22Mt/a，預(yù)計(jì)有324萬(wàn)t的開采儲(chǔ)量，以18年作為該煤礦的服務(wù)年限。從資產(chǎn)價(jià)值看，該煤礦機(jī)電設(shè)備共值114．6億元，每年最多要投入980萬(wàn)元的管理費(fèi)用。

　　2．2．1構(gòu)建模型。

　　按照上述條件，利用Minitab軟件，回顧性分析該煤礦2009年至2016年的機(jī)電設(shè)備管理投入費(fèi)用、機(jī)電事故損失費(fèi)用，同時(shí)，與其投入計(jì)劃相結(jié)合，完成優(yōu)化模型的構(gòu)建。在構(gòu)建的模型中，主要包含:①求解各項(xiàng)指標(biāo)(x1，x2，x3，x4)投入最優(yōu)的管理資源配置方案，并最大化降低機(jī)電事故損失;②x1，x2，x3，x4的投入上限、下限分別為285－335萬(wàn)元、130－166萬(wàn)元、245－300萬(wàn)元、229－256萬(wàn)元;③x1+x2、x2+x3、x3+x4、x1+x2+x3、x2+x3+x4的總投入至少要達(dá)到482萬(wàn)元、380萬(wàn)元、458萬(wàn)元、745萬(wàn)元、630萬(wàn)元;④這4項(xiàng)指標(biāo)的總投入要控制在980萬(wàn)元以內(nèi)。隨后，轉(zhuǎn)化該模型，使其變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)形式，同時(shí)，求解在Matlab遺傳算法工具箱輔助下進(jìn)行，迭代94次后，模型獲得最優(yōu)解的條件為4項(xiàng)治療分別投入323．308萬(wàn)元、165．327萬(wàn)元、261．563萬(wàn)元、229．802萬(wàn)元，此時(shí)模型解為120．99萬(wàn)元。由生產(chǎn)實(shí)踐可知，這四項(xiàng)指標(biāo)分別投入180萬(wàn)元、220萬(wàn)元、411萬(wàn)元、179萬(wàn)元時(shí)，與模型最優(yōu)解相比，進(jìn)一步降低了機(jī)電事故損失，降低幅度達(dá)9．85%。這說(shuō)明，原模型與實(shí)際需求并不相符，需對(duì)約束條件利用逆優(yōu)化方法調(diào)整，以使優(yōu)化效果最佳。按照本文理論方法建立逆優(yōu)化模型，并將上述指標(biāo)投入值輸入Matlab中，獲得新的模型。

　　2．2．2結(jié)果分析。

　　(1)安全運(yùn)行方面。原模型時(shí)，該指標(biāo)投入下限為285萬(wàn)元，利用逆優(yōu)化方法優(yōu)化后，投入下限降低到176．815萬(wàn)元。經(jīng)調(diào)查，該煤礦十分重視操作人員的培訓(xùn)教育工作，但實(shí)際開展過(guò)程中，由于未能明確分工，導(dǎo)致冗余大量人員，同時(shí)，能源浪費(fèi)問(wèn)題也明顯存在。基于此種現(xiàn)狀，分工要科學(xué)開展，以使操作人員數(shù)量適當(dāng)減少，并以節(jié)能減排等方法降低能源消耗，促進(jìn)運(yùn)行投入減少。

　　(2)維護(hù)保養(yǎng)方面。原模型時(shí)，機(jī)電設(shè)備用于維護(hù)保養(yǎng)的投入上限為166萬(wàn)元，經(jīng)優(yōu)化后，提高到221．1317萬(wàn)元。該指標(biāo)投入上限的升高，說(shuō)明該煤礦在使用機(jī)電設(shè)備過(guò)程中并未徹底落實(shí)定期檢查與潤(rùn)滑保養(yǎng)制度，導(dǎo)致疲勞運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備數(shù)量眾多。為避免機(jī)電事故的發(fā)生，維護(hù)保養(yǎng)力度必須要加大，定期開展?jié)櫥�保養(yǎng)工作，以減少安全隱患，保證機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好。

　　(3)設(shè)備維修方面。原模型時(shí)，維修機(jī)電設(shè)備的投入上限為300萬(wàn)元，優(yōu)化后，提高了114．1437萬(wàn)元，達(dá)到414．1317萬(wàn)元。因優(yōu)化后該指標(biāo)投入上限升高，因此，對(duì)該煤礦的機(jī)電設(shè)備維修工作展開調(diào)查、分析，結(jié)果顯示，盡管該煤礦頻繁的進(jìn)行機(jī)電設(shè)備維修工作，但存在未能徹底維修、未全面落實(shí)維修計(jì)劃的問(wèn)題，而且為降低成本，較少更換損壞部件，造成機(jī)電設(shè)備頻繁發(fā)生故障。為了解決此問(wèn)題，逆優(yōu)化后，提高了機(jī)電設(shè)備的維修投入，并建立完善的維修監(jiān)督機(jī)制、定期考核機(jī)制，促進(jìn)維修質(zhì)量的提高，同時(shí)還規(guī)定該煤礦要及時(shí)更換損壞部件，避免故障的發(fā)生。

　　(4)更新改造方面。原模型時(shí)，更新改造投入下限為229萬(wàn)元，優(yōu)化后，投入下限變?yōu)?77．1437萬(wàn)元。該煤礦管理機(jī)電設(shè)備過(guò)程中，十分注重更新改造工作，但由于僅采取了更換廢舊設(shè)備的措施，導(dǎo)致出現(xiàn)高投入、低效益的問(wèn)題。對(duì)此，應(yīng)糾正該煤礦的認(rèn)識(shí)，讓其正確認(rèn)識(shí)何為更新改造，從而減少該項(xiàng)工作的投入。

　　(5)安全運(yùn)行及維護(hù)保養(yǎng)方面。煤礦機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行緊密聯(lián)系著維護(hù)保養(yǎng)工作，因此，還需要對(duì)二者的總投入做出嚴(yán)格的控制。原模型時(shí)，這兩項(xiàng)指標(biāo)的總投入下限高達(dá)482萬(wàn)元，經(jīng)優(yōu)化后，投入下限重新設(shè)定為399．62萬(wàn)元。該煤礦為了保證機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的安全性，投資相應(yīng)管理資源時(shí)力度較大，但卻并未重視與此息息相關(guān)的維護(hù)保養(yǎng)投入，不僅導(dǎo)致存在資源浪費(fèi)問(wèn)題，也無(wú)法獲得資源投入后的預(yù)取目標(biāo)。因此，該煤礦應(yīng)在將維護(hù)保養(yǎng)重視程度顯著提升的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理協(xié)調(diào)二者投入比例，使總投入適當(dāng)減少。

　　3結(jié)論

　　本文優(yōu)化配置煤礦機(jī)電設(shè)備管理資源時(shí)，應(yīng)用了逆優(yōu)化方法，通過(guò)逆優(yōu)化模型的建立，合理設(shè)置各項(xiàng)資源投入的上下限，實(shí)現(xiàn)總的資源投入不增加基礎(chǔ)上對(duì)各項(xiàng)管理資源進(jìn)一步的優(yōu)化配置，促進(jìn)管理效率及管理質(zhì)量有效提高，保障機(jī)電設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，且能最大化的減少機(jī)電事故損失，提高煤炭生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

　　參考文獻(xiàn):

　　［1］于杰．加強(qiáng)煤礦機(jī)電管理的探討［J］．機(jī)械管理開發(fā)，2017，32(5):153－154．

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