توصيفگر ها :
تخصيص شاول – كاميون , زمانبندي ناوگان معدن , رويكرد سناريو محور؛ ناوگان ناهمگن , معادن روباز , ضريب تطبيق , محاسبه اندازه ناوگان معدني
چكيده فارسي :
مديريت بهينه ناوگان بارگيري و باربري در معادن روباز يكي از مسائل اساسي براي كاهش هزينههاي عملياتي و افزايش بهرهوري است. در اين سيستم، شاولها و كاميونها نقش محوري دارند و بهرهگيري از روشهاي بهينهسازي رياضي ميتواند به تخصيص و زمانبندي دقيقتر تجهيزات كمك كند. مدل رياضي يكپارچه سيستم مديريت ناوگان (FMS_IM) براي تركيب مسئله تخصيص و زمانبندي به طور همزمان طراحي شده است و رويكردي كارا براي بهبود عملكرد عمليات معدني ارائه ميدهد. اين مدل با تعريف پارامتر مرحله، وضعيت ناوگان را در هر لحظه تعيين كرده و توانسته برنامهاي بدون نياز به متغيرهاي مربوط به زمان ارائه كند. تحليل سه مطالعه موردي و مقايسه آنها با پژوهشهاي ديگر نشان داد كه اين مدل در افزايش توليد و كاهش هزينهها عملكرد چشمگيري داشته است. براي مثال، در معدن سنگآهن چغارت، استفاده از اين مدل منجر به افزايش 12.85 درصدي توليد و صرفهجويي 1,350,000 دلاري در هزينههاي ناوگان شد. بااينوجود، پيچيدگي ذاتي در مسائل NP-hard مواردي را به همراه دارد. براي مقابله با اين چالشها، مدل دومرحلهاي سيستم مديريت ناوگان (FMS_TS) معرفي شد كه مسئله را به دو بخش تخصيص (FMS_AS) و زمانبندي (FMS_SS) تقسيم ميكند. تحليل 400 نمونه تصادفي نشان داد كه اين رويكرد نتايج بسيار خوب را در مدتزمان بسيار كم به دست آورده است. در بررسي FMS_TS چهار دسته زمان بارگيري، زمان تخليه مواد، زمان در صف و سرعت كاميونها ارائه شد كه دسته بارگيري با تطابق 100 درصد بهترين عملكرد را داشته و لذا نياز به اجراي مجدد مرحله دوم نداشته است، درحاليكه دسته صف با تطابق 86 درصد كمترين هماهنگي را نشان داد. بااينحال، بيشترين درصد بهبود نيز مربوط به دسته صف با 12 درصد افزايش بود. مدتزمان حل اين مدل در دستههاي مختلف متغير بود و در برخي موارد چندين بار اجراي مرحله زمانبندي لازم بود، اما حتي در دسته سرعت كه بيشترين ميانگين مدتزمان حل را دارد، مقدار آن 34.2 ثانيه است كه كارايي بالاي روش را تأييد ميكند. رويكرد سناريو محور سيستم مديريت ناوگان (FMS_SBA) نيز براي مواجهه با عدم قطعيتهايي مانند شرايط جوي، خرابي تجهيزات و زمان در صف معرفي شد. نتايج نشان داد كه اين مدل در تخصيص كاميونها و كاهش هزينههاي عملياتي عملكرد بهتري نسبت به روشهاي ديگر دارد. مقايسه FMS_SBA با روش ديگر نشان داد كه درحاليكه مقدار ماده معدني و باطله بارگيري شده در هر دو مدل برابر بود، اما FMS_SBA با استفاده از كاميونهاي با ظرفيت بزرگتر و كاهش تعداد كاميونها، هزينههاي كمتري ارائه داد. براي مثال، هزينههاي عملياتي اين مدل در سه سناريو به ترتيب 18,650,000، 17,800,000 و 17,800,000 دلار بود كه نسبت به روش ديگر كاهش قابلتوجهي داشت. علاوه بر كاهش هزينههاي مستقيم، اين رويكرد نياز به نيروي انساني كمتري براي مديريت كاميونها دارد و در شرايط واقعي معدن تطابق بيشتري نشان ميدهد. از نظر زماني نيز اين مدل با ميانگين زمان حل 0.95 ثانيه، كارايي قابلتوجهي ارائه كرد. اين نتايج نشان ميدهد كه استفاده از كاميونهاي با ظرفيت بالا در مدل FMS_SBA گزينهاي اقتصاديتر و كارآمدتر براي مديريت حملونقل در معادن روباز است.
چكيده انگليسي :
Optimal Fleet Management in Open-Pit Mines: A Translation** Optimizing fleet management in open-pit mines is one of the critical challenges for reducing operational costs and improving productivity. In this system, shovels and trucks play a central role, and employing mathematical optimization methods can enhance the precise allocation and scheduling of equipment. The integrated mathematical model for fleet management systems (FMS_IM) is designed to simultaneously address allocation and scheduling issues, providing an efficient approach to improving mining operations. By defining a stage parameter, the model determines fleet status at any moment and eliminates the need for time-related variables in planning. Analyzing three case studies and comparing them with other research revealed that this model significantly improves production and reduces costs. For instance, in the Choghart iron ore mine, implementing this model led to a 12.85% increase in production and a $1,350,000 saving in fleet costs. However, the inherent complexity of large-scale problems and the NP-hard nature of such issues result in challenges like extended solution times and memory constraints. To address these challenges, a two-phase fleet management system model (FMS_TS) was introduced, dividing the problem into allocation (FMS_AS) and scheduling (FMS_SS) phases. Analysis of 400 random samples showed that this approach achieved excellent results in a very short time. In evaluating FMS_TS, four categories were examined: loading time, material unloading time, queuing time, and truck speeds. The loading category performed the best with 100% consistency, eliminating the need for a second phase execution, while the queuing category showed the lowest consistency at 86%. Nevertheless, the queuing category exhibited the highest improvement percentage with a 12% increase. The solution time for this model varied across categories, and multiple executions of the scheduling phase were required in some cases. However, even in the speed category, which had the highest average solution time, the duration was 34.2 seconds, confirming the methodʹs efficiency. A scenario-based fleet management system (FMS_SBA) was also introduced to address uncertainties such as weather conditions, equipment failures, and queuing times. Results showed that this model performed better in truck allocation and operational cost reduction compared to other methods. Comparing FMS_SBA with another method demonstrated that while the amount of loaded mineral and waste was the same in both models, FMS_SBA utilized larger-capacity trucks and reduced the number of trucks, leading to lower costs. For instance, the operational costs of this model in three scenarios were $18,650,000, $17,800,000, and $17,800,000, respectively, significantly lower than those of the other method. In addition to reducing direct costs, this approach requires fewer personnel for truck management and aligns better with real-world mining conditions. From a time perspective, this model demonstrated remarkable efficiency with an average solution time of 0.95 seconds. These results indicate that using high-capacity trucks in the FMS_SBA model is a more economical and efficient option for managing transportation in open-pit mines.