采矿系统工程面临发展趋势

采矿系统工程的战略目标,是充分应用现代数学和信息技术,全面实现矿山的最优规划、最优设计、最优管理和最优控制,从整体上充分发挥矿山企业的效益。未来采矿系统工程的发展方向主要表现在以下几个方面。

(1)跨学科、多方法的综合应用。采矿系统是一个多目标、多因素、多变量、随机性强的复杂动态系统。采矿系统的决策,需要多学科、多种方法的综合应用。以露天矿电铲—卡车优化调度系统为例^[31] ,它的硬件涉及卫星定位系统、数字化通讯系统、数据采集系统和各种智能终端,它的软件则包括地理信息、动态规划、差分数据处理以及网络数据库管理系统等。这也正反映了现代系统工程采用综合性研究方法以解决复杂性工程课题的特点。

(2)复杂大系统全生命周期的优化。采矿工程在系统结构上普遍具有层次较多、环节紧密、相互之间关系复杂等特点,因此需要从总体上进行全局优化。随着“中国制造2025”和“两化融合”的发展,企业更加重视软硬件结合的全生命周期管理(PLM)的优化,人们不再局限于某一单项工程的局部最优,而是渴望全过程、全流程最优^[32] 。以具有采矿—选矿—冶炼主要工艺的矿业集团为例,随着企业资源计划系统ERP、生产制造执行系统MES以及底层自动控制系统的应用,更要求采矿系统工程以集团的全流程生产为优化对象在更高的层次上展开,从采矿系统的多角度出发,加入多目标和多变量因素,直接反映现代采矿系统的综合性,对采矿系统工程的发展具有非常重要的作用。所以复杂大系统理论的研究将会持续深入。

(3)新学科、新技术的应用继续发展。采矿系统工程的进步离不开新技术的应用,随着现代科学技术的渗透,采矿系统工程也不断从其他学科的发展中汲取营养。早期的专家系统、神经网络、群智能算法等,近年来的案例推理、物联网技术、地理信息技术、云计算及大数据技术、无人驾驶技术等无一不是技术革新给采矿系统工程注入的新血液^[33,34] 。当然,系统工程这一学科自身也在不断发展,传统的“旧三论”系统论、信息论、控制论逐渐被耗散结构理论、协同学、突变论“新三论”所取代,甚至开始向混沌学、CAS理论、复杂性科学方向发展,所以采矿系统工程也要紧随步伐,借助机器人、物联网、大数据、云计算这些新学科、新技术,迈向学科新台阶^[35] 。

(4)矿业软件应用日益精细化、智能化。采矿系统工程的一些成果常常会以软件形式体现,使科学技术转化为生产力。这些商用软件含有严格优化的理论成果,但更多的是比较实用的矿业处理软件,如地质数据处理、露天矿境界优化、露天矿采剥计划、地下矿采掘计划等内容^[36] 。目前,国际上比较有名的矿业软件开发公司有Mintec、Modular(铲—车调度软件)、Mine Max、Micro Mine、Surpac、Data Mine,Maptek(Vulcan)等。这些软件费用较高,国内的3Dmine、Dimine等软件已经取得了重大突破,但技术上仍还有一定差距。将来在此方面应加大投入,开发利用中间件技术、群件技术、集成技术以及虚拟现实等前沿技术,利用云计算技术提供云服务等,争取早日走到__的地位。