第一篇：矿井开采后期生产系统优化设计论文
摘要：为优化突出矿井开采后期的生产系统，郑州煤炭工业（集团）有限责任公司超化煤矿依据矿井储量分布、井下巷道和地面现有构筑物布置情况，选择更加合理的矿井生产系统。在确定矿井后期生产系统时，应分析其对矿井经济效益和环保效益的影响程度。
关键词：生产系统；矿井开采；生产系统；优化设计
郑州煤炭工业（集团）有限责任公司超化煤矿到2016年，采掘活动全部延深至深部水平，巷道支护投入加大，瓦斯治理、防治水工程量增加，所需投入人力和资金将超过郑州煤炭工业（集团）有限责任公司规定，受煤炭市场影响，矿井生产经营状况将出现下滑。矿井开采后期煤炭资源如何合理开采已成为矿井面临的主要问题，因此，超化煤矿需要调整矿井后期生产系统，使剩余煤炭资源安全、合理开采出来。
1矿井概况
超化井田位于河南省新密市煤田西南部，开采上限标高+60m，下限标高-900m。该区主要可采煤层为二叠系山西组二1煤，煤层平均厚度9.07m，属低灰、低硫贫廋煤。二1煤可采储量为1430.8万t，服务年限10a。矿井水文地质条件复杂，正常涌水量869m3/h，最大涌水量为1112m3/h。矿井为煤与瓦斯突出矿井，始突表高-208m，矿井瓦斯绝对涌出量18.60m3/min，相对瓦斯涌出量4.63m3/t。二1煤煤尘爆炸指数17.58%，为有煤尘爆炸危险性煤，自然发火等级为Ⅲ类，属不易自燃煤层。
2矿井现有生产系统
超化煤矿现有生产系统为：主立井担负提煤任务；副立井担负进风、人员物料升降等任务；西风井担负进风任务；东风井、31风井担负回风任务；-100m和-300m水平排水阵地均为一级排水系统，均能够满足矿井排水要求；供电系统利用地面35kV变电站和井底车场附近中央变电所向各使用地点供电；原煤在主副立井工业广场内进行筛分、储存和铁路运输。矿井利用现有系统进行开采，无需增加投资。到2015年底，其他区域基本采完只能开采深部31采区，矿井生产规模维持在150万t/a左右。
3现有系统存在问题
①深部二1煤内在灰分高，发热量低，不符合国家供给侧结构改革相关政策；②矿井为突出矿井，人员较多，生产成本居高不下，导致矿井2015-2021年矿井回收煤柱前，矿井生产经营较困难；③深部区域瓦斯含量大，水文地质条件复杂，如果仅开采深部资源，将导致瓦斯抽采、巷道掘进、煤炭回采等作业场所过度集中于一个采区，不利于安全管理。
4矿井生产系统优化设计的提出
根据矿井资源储量分布情况，超化井田的优势资源（约860万t）主要集中在主副立井保护煤柱内，煤层厚度3.25～15.10m，平均厚度8m。根据井下实际采样，该区域内煤层灰分较低，煤质相对较好。如果对矿井生产系统进行优化，使浅部优势资源与深部资源同时回采，将能够大幅度提高矿井原煤发热量，使两个区域的瓦斯抽采、巷道掘进、煤炭回采等作业活动交替进行。即矿井在深部区域和浅部区域分别布置一个工作面，其中一个正常回采，一个进行瓦斯抽采，避免出现入井人员全部集中于一个区域的现象，提高矿井安全保障程度［1］。本次生产系统优化要重点考虑以下问题：①优化设计要与矿井现状不矛盾，不影响矿井正常生产经营活动；②目前煤炭市场下，要最大程度压缩投资，认真进行投资分析，确保经济效益最优；③系统优化前后的生产衔接要顺畅；④地面生产系统位置变化后，环保、煤炭外运等问题要妥善解决。综上所述，超化煤矿生产系统优化设计将现有主、副立井报废，改造现有西风井（两条斜井井筒）为主副、斜井，担负矿井的提升任务及兼作进风井；井下调整矿井运输、通风、提升、供电等系统；原主、副立井工业场地建筑及设施随着开采进度，逐次搬迁至主、副斜井新工业场地。
4.1井下生产系统优化
改造后的主斜井斜长879m，铺设带宽1200mm的胶带输送机，并安装架空乘人装置，主要担负矿井的提煤、上下人员及进风任务；副斜井斜长890m，安装2JK-3.0×1.5/20型单绳缠绕式双滚筒提升机，主要担负矿井的提矸、运料、运设备等辅助提升任务并兼作进风井及安全出口。在-205m以浅新增集中轨道下山和集中皮带下山，担负22采区和深部31采区的运输、进风、运送人员等任务。排水系统利用-300m水平排水系统，泵房配备8台MD500-57×11型多级离心泵，4用3备1检修，水仓容积9060m3，能够满足《煤矿安全规程》要求。通风系统仍利用现有的东风井和31风井。供电系统利用在主副斜井工业广场新建的35kV变电站和井下中央变电所向各作业场所供电。
4.2地面生产系统优化
在主、副斜井工业广场，合理利用现有建筑物作为调度楼、行政楼、生产楼、区队值班楼、救护队值班楼和灯房浴室等行政辅助设施以及机修车间、供应仓库、物资超市等辅助生产厂房；新建主副斜井井口房、提升机房、35kV变电站、空压机房、筛分系统及储煤场，原煤仍采用铁路外运。
4.3矿井生产系统优化工期及投资
矿井生产系统优化矿建工程为扩砌主副斜井，掘进22采区皮带下山和轨道下山；土建工程为在主副斜井工业广场新建筛选楼、皮带走廊、储煤场及防风抑尘网等项目，生产系统优化调整工期2a，期间不影响矿井其他区域正常生产，项目总投资20126.48万元。根据国家煤炭产业政策将矿井生产能力由180万t/a下降到150万t/a，服务年限10a。
5矿井生产系统优化方案比较
5.1原生产系统的优缺点
5.1.1优点。①维持目前开拓开采，不再对矿井做生产系统优化，减少了基建投资；②维持目前开采方式，各生产系统不用变化。5.1.2缺点。①深部二1煤内在灰分高，发热量低，导致二1煤售价低；②矿井为突出矿井，人员较多，生产成本居高不下，导致矿井2015-2021年矿井回收煤柱前，矿井生产经营困难，年均亏损2.1亿元；③井下各类抽、掘、采等作业场所集中于一个采区，人员过度集中。
5.2优化后生产系统的优缺点
5.2.1优点。①提前浅部优势资源，使之与深部煤配采，降低煤的灰分，提高煤的发热量，煤的售价增高，效益好转；②生产系统优化后，矿井生产能力稳定，投资回收期5.33a，年均税后利润3277.09万元；③将抽、掘、采作业场所和下井人员在两区域间合理调配，利于安全管理。5.2.2缺点。①矿井生产系统优化要增加基建投资；②主副斜井工业场地现有占地面积小，地面各场所紧凑；③工业场地变化后要严格落实环境保护相关规定。综合考虑，原有生产系统维持开采方式不变，但矿井经营困难，且不符合国家供给侧结构改造政策要求，因此确定对矿井开采后期生产系统进行优化。
6矿井生产系统优化后盈亏分析
按照计算期第5年数据分析计算，盈亏平衡点为：生产能力利用率（BEP）=年固定总成本/（年销售收入-年可变成本-销售税金及附加）×100%=15570/（42300-16902-1091）×100%=64.05%。该项目达到生产能力的64.05%，即矿井生产能力达到117.65万t/a，企业就可保本，这说明超化煤矿生产系统优化项目风险较小。
7结语
技术人员对突出矿井开采后期的生产系统进行了合理优化，达到了改善矿井生产经营状况的目的，开采出了优质煤炭，符合国家目前煤炭产业政策。优化矿井后期生产系统时，要协调考虑设计方案对正常生产的影响、对矿区环境的影响，并对项目的经济效益分析要全面、可靠。
参考文献：
［1］于新胜，王育才.浅谈矿井设计优化［J］.煤炭工程，2002（5）：13-15.
第二篇：矿井生产系统优化总结(全皮带化运输)
杉矿运输系统优化总结
部门：杉矿技术组 指导人：邢长勇 作者：赵勇 时间：2010.11.10
杉矿运输系统优化总结
（指全皮带化运输，含大巷皮带运煤）
摘要：
本文简要介绍了近年来杉木树矿业公司紧紧围绕创建“安全高效综合自动化矿井”的目标，针对制约矿井发展的突出问题和关键环节，加速引进现代化生产装备、技术和工艺，切实提高矿井现代化、自动化、机械化生产水平。通过科学管理与技术创新有机结合，简化运输系统，改善技术装备、优化矿井资源，降低矿井运行单耗，有利于矿井经济高效运行，改善企业整体素质，为矿井百万吨实现奠定了坚实的基础。
关键词：高产高效 矿井系统 技术改造 全皮带运输
一、必要性
杉木树煤矿井下煤炭运输，一直以来采用“皮带+机车”进行运输，随着矿井产量的稳步增加，+250m水平（二水平）采用的机车运输存在运距远、运输压力大、运输能力不足、安全系数低等问题，制约了煤炭运输，原有运输系统已不能适应矿井高产高效集中化生产的要求。
集团公司和矿领导结合我矿生产实际，组织科技攻关，解决生产过程中的安全难题。在原有系统基础上，提高矿井煤流运输能力及系统可靠性方面做了深入的研究与改造工作，并果断决策，先后投入1000余万元引进先进的现代化新型机电、运输设备，将主采区煤炭采用“胶带输送机长距离连续运输”方式直接通过全皮带运至地面煤仓，淘汰了落后的机车运输，解决了矿井运输“瓶颈”，优化了生产系统，提高了单产单进。
二、运输系统优化情况
（一）原运煤系统：
主采区采煤工作面煤炭经机巷SGW-40T刮板输送机和SPJ-650胶带输送机输
送到区段煤仓，然后经主要运输石门和运输上下山的SPJ-650或SPJ-800型胶带输送机进入采区煤仓，再经+250m运输大巷(钢轨30kg/m，轨距600mm)3t底卸式矿车由12t 畜电瓶机车牵引运至矿井井底煤仓，由主斜井胶带运输到地面煤仓。
（二）现运输系统——皮带巷的成功运行
针对我矿一直以来在运输环节上存在的问题，有关领导果断决策，对二水平大巷运煤系统进行优化改造，即：采用大巷皮带运输代替3t底卸式矿车运输。
从2009年2月至2010年2月，我矿由岩巷掘进技术过硬的824队、8211队、8214队，历时一年，顺利完成+250m水平补作皮带巷3700m的掘进工作。
从2010年1月至10年6月，我矿由机运队，顺利完成+250m水平补作皮带巷的安装工作；于2010年7月1日投入运行，一直以来运行正常。
（三）现皮带巷性能
杉木树矿业公司二水运输大巷（N24~主井)新安装的皮带长3700m，型号为DST-1000，设计带速为2.5m/s，运力为450t/h（350）。皮带具有运输量大、安全性能高、维护量小的特性，在保护性使用的情况下每月可运输原煤10万吨。该皮带的成功运行，标志着我矿创建“四川省安全高效综合自动化样板矿井”又迈出了坚实的一步。
该皮带是由川煤芙蓉嘉业公司设计、加工制作的设备型号为DTL80/35/2×132的第一条中长距离皮带机，属川南第一长皮带。在设计上采用了目前最先进的DTⅡ（A）型结构，传动滚筒采用涨套式无键联接方式，减速器与滚筒端采用柱销齿式联轴器，传递大功率大，外形尺寸小、使用寿命长；机头、机尾架采用H型钢，增强了头尾架的整体强度；托辊采用35°槽形托辊和摩擦式调心托辊；机身纵梁与H型支腿全部采用螺栓联接，便于皮带机的安装调试；同时在皮带机的安装设计上，除皮带机的头尾采用地脚螺栓联接外，针对煤矿井下的特殊环境，机身全部采用设计成轨枕式安装方式，安装调式非常方便，同时省工省时；在皮带机的配置上：电机采用国内最好的南阳电机，减速器采用德国西门子弗兰德减器起动；山东科技大学的液粘软起动器，皮带张紧采用了全自动液压张紧方式，整个皮带机配备了完善的综合保护及沿线紧急停车装置。能够充分保证系统的安全性，可以提高现场安全系数。
（四）自动化系统的接入
2008年4月，我矿率先提出了建设自动化、信息化矿井的思路。通过努力，现已实现运输、监测一体化，在建设“川煤集团综合信息化自动化煤矿”的道路上又迈进了坚实的一步。
我矿大巷运煤采用胶带输送机连续运输后，井下胶带送输系统的运行状况直接影响矿井的产量。胶带送输系统中又以电器控制和保护的可靠性为关键。所以，我矿皮带机的电控系统采用了先进的PLC控制系统，与矿井信息化系统配套，实现整个皮带机运行的远程控制和自动化监控。
PLC控制系统特点：（1）该套电控系统具有独立的速度、堆煤、紧停、跑偏、撕带、烟雾、温度、面或洒水等保护装置，沿线启动预告、打点联络、自动张紧装置。（2）配备了一套电话通讯系统作为带式输送机之间的通信联络。（3）胶带输送机之间有完善的连锁保护。预留了软启动、自动电流平衡接口。（4）达到了国内先进水平。胶带的运行方式、运行参数、故障性质都可以在地面调度中心的电脑上显示出来。
三、大巷皮带运输的优点及效益
1、皮带巷截弯取直，减少运输距离；增加安全运输系数；确保了运输的可靠高效。
（1）原N24采区至主井煤仓距离4500m；现皮带巷距离3700m，减少了运输距离800m。
（2）原大巷运输过弯道时必须减速鸣号，下车扳道，较为麻烦；现皮带巷采用长皮带连续运输，省去了中间人工环节，增加安全运输系数。
（3）现皮带巷运输设备采用液粘软启动、液压自动拉紧、中间冷却降温、PLC控制等先进技术，配套有慢速、撕带、防跑偏、烟雾报警和超温洒水等保护装置，这些先进技术和保护装置能延长皮带的使用寿命，使皮带运输更加安全、平稳和高效。
2、缩短矿井的运输时间，提高运输效率。
（1)原大巷运输采用单轨运输，为避免事故，矿车必须统一调度，分批次运输，中间间隔时间较长。
（2）现皮带巷采用长皮带连续运输可以缓冲由于回采工作面出煤不均匀造成的高峰煤流量，缓解煤仓压力，随时运输，不用等待，也不用担心因煤仓囤积
影响工作面生产，并且可以防止运输大巷出故障，提高了带式输送机的运输效率。
3、提高劳动生产效率，实现矿井的高产高效。
矿井设计能力100万t/a，运输系统优化后，平均日运输能力由4320T/d提高到5000T/d，提高了16％，效率提高了14％。
4、避免了轨道运输所必需时间及人员消耗，增加人员及材料运输时间，缓解大巷运输压力，大大提高了工作效率。
建设高产高效矿井，一方面要求在现有技术装备基础上提高工作面单产，另一方面还要精简机构和人员，提高劳动生产率。
（1）自皮带巷投入使用后，运输队减少大量的运煤机车司机和跟车人员，原该线路运煤机车司机平均每天为：6人/班×3班/天=18人，加上跟车人员，至少可精简或解放劳动生产力30人。
（2）自皮带巷投入使用后，增加了大巷材料运输时间；同时，大巷人车由原来4趟增加为12趟，减少了工人下班行走不少于3900m的机会，间接减低了工人劳动强度，增加了工人工作和休息时间，工效也间接得到提高，使各项工作更加富有成效。
5、增加运输的安全可靠性，大大降低运输事故。
原大巷机车运输时，工人为下班方便，爬、赶煤车现象时有发生，而运输事故占我矿历年来死亡事故的绝大部分；自皮带巷投入使用后，运输死亡事故无一发生。
6、缓解了我矿排水的问题。
皮带巷600mm×600mm的水沟，增加了N24、N26采区的排水能力，缓解了我矿尤其是雨季的排水压力，在一定程度提升了我矿的灾防能力。
7、短期来看，皮带巷一次性投入较大，但从长远来看，煤炭跨采区运输成本会有所降低，服务年限越长表现的就越明显。
总之，运行成本低，安全性能好、安全系数高，事故率低。它的成功运行，为该矿围绕打造川煤集团“高产高效矿井”的奋斗目标，加速引进现代化生产装备和工艺，切实推进矿井机械化生产率，用机械化生产促进本质安全型矿井建设起到可靠保证作用。
四、结束语
科技与安全生产相结合，强化了安全技术管理，降低了成本、提高了效益；科技与生产设备相结合，节省了人力物力，提高了工作效率。这些改进技术与革新成果的运用，不仅使我们矿井环境得到很大改善，还大大增强了工人作业中的安全系数，对我矿建立本质安全型矿井具有十分重要的意义。通过此次运输系统的优化，我矿主运煤系统基本实现现代化。它提升了矿井装备现代化程度，是适应高产高效建设大力实施矿井系统优化、核心装备升级的举措，提升了矿井安全系数与技术水平，为企业可持续发展提供了可靠保证。
稳定可靠的煤流运输是矿井实现稳产高产的保障，通过大巷全皮带运输，我矿实现了煤流运输的连续化。虽然我矿皮带化运输还处于试验摸索和观察阶段,系统也存在或多或少的问题，其中主要问题是由于设备供货周期长、零部件缺乏、与厂家联系不方便等。但皮带运输的经济效益明显，技术先进，特别适用于大、中型矿井跨采区大巷运输，实践已证明，采用大巷全皮带运输是非常值得借鉴和推广的。
第三篇：系统优化教学设计
系统优化教学设计
组员：2014级4班 罗世淋201409140428 罗智 201409140429
一、教材内容分析
1．教材的地位和作用
系统优化是系统分析的深入，也是系统的结构和系统分析的综合，又是系统设计的基础，更是系统设计过程中的重要环节，它是是本书的重要内容之一。本内容是让学生“理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素”。2．教学重点：系统优化的方法和一般步骤。
二、学情分析
进入系统的内容，学生的兴趣明显比前期活跃，显然系统分析的深入符合高二学生的智力发展需求。但是，学生在对某个系统的分析容易陷入原有的逻辑思维，而不能很好地应用系统的思想和方法分析和解决问题，不能很好理解系统优化的约束条件和影响系统优化的因素。因此，系统优化的约束条件和影响系统优化的因素成了本节教学内容上的难点。
三、教学目标
能结合生产生活中的实例，理解系统优化的意义，并能结合实例分析影响系统优化的因素。
四、教学资源准备
“技术与设计2”配套教具旋转木马30套（江苏南京宝高公司提供）、多媒体
五、教学流程
六、教学过程：
（一）引入新课（系统分析，承上启下）
情景设置：有一个农夫带一条狼、一只羊和一筐白菜过河。如果没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只够农夫带一样东西过河。请你帮农夫解决难题？
学生 ：
1、农夫带着羊首先过河，农夫回来；
2、农夫与狼过河，农夫与羊回来；
3、农夫搬白菜过河，农夫回来；
4、农夫与羊一起过河。
教师提问：说说你们对该系统分析的过程？
学生：问题的突破口在——狼与白菜能够共存！农夫、狼、羊、白菜和船组成了这个系统。系统中各要素是一个整体，都依赖农夫过河；最大的问题是“船很小，只够农夫带一样东西过河”和“没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜”的冲突。我们联系已知条件，做了一系列的分析实验，但是比较其他方案不能实现所有要素都安全过河。最后得出以上方案。
教师：你们的思维过程很有价值，很清晰。而且在系统分析的过程中抓住了系统分析的三大原则——整体性、科学性、综合性。
现实生活中，有很多产品在不断更新，系统在不断的升级。做任何事情我们都追求更好，希望投入尽可能少，回报越多越好。为了使系统达到最优的目标所提出的各种解决方法，称为最优方法。但是有很多复杂系统，实施方案五花八门、干扰因素四面八方，我们不可能的逐个比较权衡，或者漫无目的瞎蒙。因此我们有必要进行定性定量的科学分析，寻找系统最优值。
（二）新课教学
1．案例分析：
案例一 ：“农作物种植系统的优化——农作物间作套种”
槟榔林套种香草兰收益高
香草兰——香料之王，是藤本植物，需要有支柱攀缘，并要求适度的荫蔽。测定结果表明50%的荫蔽度有利于香草兰的生长发育。荫蔽有两种，一种是死荫蔽，通过修建人工荫棚的办法(用遮光网）达到控制荫蔽度的目的。这种方式需要水泥柱或石柱作为香草兰棚架或攀缘的支柱。另一种是活荫蔽：可选择天然树木或人工种植的椰子、槟榔等作物为活支柱，以控制活支柱树冠来调节种植园的荫蔽度。园地的选择要选择近水源且排水良好、有机质含量高、比较肥沃疏松的微酸性土壤；台风主风方向有良好屏障比较静风的向阳缓坡地或平地。
2002年，符良接受了中国热带农业科学院香料饮料研究所专家的建议，在槟榔林下套种了20亩香草兰种苗，通过对香草兰的水肥管理，使槟榔的产量较纯槟榔林提高15-20%。经过精心培育，现在棵棵香草兰上挂满了沉甸甸的豆荚。预计20亩香草兰到11月份总收入可达285000元。现场一位管理人员给记者算了一笔帐，40亩槟榔园年收入72万元左右，间种可使槟榔增收8万，再加上香草兰的收入，每亩土地较单纯种槟榔增收约9000元！经发酵生香的商品香草兰豆荚含有250多种发挥性芳香族成分及有机酸、糖、树脂、矿物质等丰富成分，香气独特，留香时间长达2～3年，被广泛用于高档食品和饮料的配香原料，在发酵业、化妆及医药等领域均有应用，具有用途广、经济价值高的特点。目前国内售价为1000～1200元人民币/千克。
教师提问：符良为什么选择活荫蔽种植，而不采纳传统的死隐蔽种植？
学生A：一块地种槟榔又种香草兰，提高了土地利用率；
学生B：对香草兰的水肥管理，使槟榔的产量较纯槟榔林提高；
学生C：槟榔可作为活支柱供香草兰攀爬，节省了石柱的费用；
学生D：槟榔叶子还可以遮光，节省遮光网的费用；
„„
教师总结：活荫蔽的改良不仅增产、增收还提高了土地利用率，可见活荫蔽系统比死荫蔽系统，功能更强大，效果更优。
教师提问：香草兰套种的收益如此诱人，我们为何不把香草兰套种到稻田里、麦田里，甚至套种到沙漠中与杨树为友呢？
讨论交流，小组汇报„„
X组：香草兰与水稻的生长土壤环境不同，不能套种；小麦的生长气候要求又有差异也不能套种；沙漠风沙大且土壤也不适合香草兰生长。香草兰种植受生长特性、地理环境、气候和天气等条件的约束，并不适宜随处种植，而且与矮个植物种植也没有体现出遮阳的优势或者节约石柱费用等优势，另外由于营养需求的差异，即使能共存在一块地如果没有实现增产目的，套种的系统优化没也就没有太大的意义„„
教师总结：系统优化的效果是理想的，但是不同情况的系统优化会遇到不同的约束条件，应该采取不同的手段和方法应对，使系统的目标在一定的条件中达到最大值。系统的优化都是为了发掘有限资源的无限潜能，使资源获得充分的利用，体现更高的价值，实现投入最小，效果最佳的目的。
又例如：云南一些山区农民的甘蔗生长缓慢,减产已成定局.为了减少旱灾损失,乘雨水来临之际,在甘蔗田套种玉米。
例如：建筑材料的改进也是一项优化技术，以往建筑物的墙体多采用实心砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果的同时，节省了材料。
„„
教师：案例中，目标与土地的单位面积农作物收益和之间的关系在技术中我们称为——目标函数；农作物的生长特性、条件、气候等因素对作物套种起着限制作用，并且是不能人为解决的，称为——约束条件；套种的技术水平、田间管理、病虫防治等对产量产值有直接影响，即影响因素，可见影响因素是可以人为调节的。最优方法通常是在一定人力、物力、财力资源条件下，使经济效果（如产值、利润等）达到最大，并使投入的人力、物力达到最小的方法。
教师：在生活中，我们经常会遇到一些复杂的数字问题，纯定量分析是不够的，我们常常是借助数学手段定量与定性结合的分析比较，寻求最优方案。这种用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫数学模型。它是真实系统的一种抽象。
案例二：利润问题
某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需4平方木板及20小时工时，制作一张椅子需6平方木板及18小时工时；每周拥有木材板料600平方，可用工时400小时；每张桌子利润50元，每只椅子利润60元。按合同每周至少要交付8张桌子和5张椅子。假定所有产品都能销售，那么该每周生产桌子和椅子分别为多少时，利润最大？
教师提问：这里，系统需要进行最优化的目标是什么？
学生：获得利润最大值。
教师提问：利润受到哪些人为可调节的因素影响？
学生：每周生产桌子和椅子的数目。
教师提问：在这个利润问题的系统中，又存在哪些不能人为解决的约束条件呢？
学生：制作一张桌子需4平方木板及20小时工时，制作一张椅子需6平方木板及18小时工时；每张桌子利润50元，每只椅子利润60元。
教师：若把利润最大值用 表示，变量每周生产桌子数用 表示,每周生产椅子数用 表示，请你根据已知条件，列出求解最优化问题的有关数学式子。
其中(1)式体现了目标与产量、利润总和之间的关系,也就是目标函数。（2）（3）（4）（5）式则体现了约束条件。
教师：数学思维很清晰！下面就请大家算一算 的解，找出最大利润值。
„„
学生：算不出来！
教师引导：仔细观察这四个约束条件的式子，找出数据中体现出受限最大的约束条件是哪个？
学生：工时！
教师：好，请你将最主要的约束条件（3）与目标函数式（1）联系起来，看看你能不能发现影响因素 与最优值 的关系。
学生：生产椅子所需工时少利润大，生产桌子所需工时多利润反而小！生产的椅子越多利润越大。
教师：那我们干脆不生产桌子了，专门生产椅子，可不可以？
学生：不行，至少要生产8张桌子！
教师：哦，原来还有约束条件（3）的限制。那好我们就生产8张桌子，算一算意义子最多可以生产多少张？
学生：13张！
教师：8张桌子，13张椅子。把你们经过一番分析计算选择的这两个变量的解代入约束条件看看是否超出了约束条件的限制范围。
学生：都在约束条件范围内。
教师：再利用这两个变量的解，算一算利润最大值是多少？
学生：1180元。
教师：我们再随意找几对满足约束条件的 的解带入目标函数检验一下，1180是不是利润最大值。如：（每个小组分别用一对计算）
学生交流：
教师总结：以上计算表明，我们找到经过数学方法求出的就是最优值！回忆我们求解的过程，最优化方法解决问题的一般步骤：
（1）提出系统需要进行最优化的问题，收集有关资料和数据；
（2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，建立有关约束条件，分析模型；
（3）选择合适的最优化方法；
（4）求解方程；
（5）最优解的验证和实施。
这种用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫数学模型。数学模型是研究和掌握系统运动规律的有力工具，它是分析、设计、预报或预测、控制实际系统的基础。是我们在解决问题时，常用的一种方法。
2．应用：学生探究（2人一个小组）
要求学生分组利用提供的大、中、小三个大小不同的齿轮将上节课完成的旋转木马进行系统优化，看谁的木马转的又快又稳。
学生进行探究„„
A组：将传送带传送改为大齿轮带动，三个齿轮传送；
B组：将传送带传送改为中齿轮带动，三个齿轮传送；
C组：将传送带传送改为小齿轮传送，三个齿轮传送；
D组：齿轮与传送带一起赞成传送系统„„
小组比赛交流。
学生体会：皮带传送系统在木马旋转时，皮带容易出轨，同时因为速度太大使系统容易散架。针对这个问题，利用有限的资源，将皮带传送换成齿轮传送后，发现齿轮传送比皮带传送速度更快更牢固；再更换三种齿轮的带动比较，又发现大齿轮带动时，动力更足速度加大了稳固性能也增强了。
（三）小结
最优方法通常是在一定人力、物力、财力资源条件下，使经济效果（如产值、利润等）达到最大，并使投入的人力、物力达到最小的方法。
最优化方法解决问题的一般步骤：
（1）提出系统需要进行最优化的问题，收集有关资料和数据；
（2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，建立有关约束条件，分析模型；
（3）选择合适的最优化方法；
（4）求解方程；
（5）最优解的验证和实施。
（四）课后探究
假如学校有2个学生食堂，正常情况下每个食堂能容纳500人就餐，近两年，学校规模扩大，就餐人数增加，每个食堂就餐人数达670人，每到就餐高峰期，学生就排着长队等待就餐。
如何减少学生就餐排队时间？提出解决这一问题的几种途径，并选择最经济、最有效可行、最容易实现的方案。运用系统分析方法，分步骤说明你的思考过程。
七、教学反思
苏教版教材的案例选择切题，但是有部分案例离我们所处的实际甚远。在教学的过程中我选用了教材中技术类的案例，拓展了我们对技术的视野；但是生活案例我倾向于改用我们身边的例子，大家熟悉，分析起来有亲切感、简单易懂又激发了学生自主参与的乐趣，刚好我校种有香草兰。故在本案例中将“麦、棉、瓜、玉米套种”案例换成“槟榔与香草兰套种”，实践证明效果很好，学生很感兴趣。本节课内容较多，学生探究活动时间就比较紧
第四篇：矿井生产系统及采煤方法
鲁 能 菏 泽 煤 电 公 司
LUNENG HEZE COAL&POWER CO。，LTD。
新工人岗前培训教案
授课教师：张华清
矿井生产系统及采煤方法
教学目的：了解煤矿企业的几大系统；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艺。
重点难点：知道煤矿几大生产系统；熟悉走向长壁采煤法工作面巷道布臵；熟悉综合机械化采煤工作面回采工艺。
教学内容：
第一节 矿井生产系统一个煤矿有很多生产系统，而且每个生产系统在运行的可靠性方面要求严格。只有各个生产系统正常运行，才能保证煤矿井下安全生产。
一、提升运输系统
煤矿的产品是煤炭。煤炭从几百米深的井下要到地面必须经过一系列运输环节，才能到达地面；井下要开掘巷道，掘出的矸石要运到地面矸石山；井下各种支护材料、采掘设备要经运输才能到达采掘工作面；人员的上下班等都需要矿井的提升运输系统来完成。
以彭庄煤矿立井开拓为例，对提升运输系统作一简述。
1、提升系统
彭庄煤矿以一对立井开拓，主副井的作用除了通风外，就是提升作用。主井用来提升煤炭；副井用来升降人员、排出矸石、运输材料和设备。
2、运煤系统
采煤工作面（煤壁）的煤炭→工作面机道（刮板输送机）→工作面运输巷（桥式转载机、胶带输送机）→区段溜煤眼→采区胶带下山（胶带输送机）→采区煤仓→主要运输大巷（胶带输送机）→井底煤仓→主井（主绞）→地面动筛车间→地面原煤仓
3、排矸系统
掘进工作面矸石→矿车（调度绞车）→中部车场→采区轨道下山（绞车）→主要轨道大巷（蓄电池机车）→井底车场→副井（副绞）→地面→矸石山
4、运料系统
地面材料设备库→副井（副绞）→井底车场→水平轨道大巷（蓄电池机车）→采区车场→采区轨道下山（绞车）→中部车场→工作面材料巷存放点
二、通风系统
矿井通风系统是煤矿井下生产中最重要的系统。通风系统合理、正常、可靠运行，才能保证井下有毒有害气体的稀释和排放，才能保证人员呼吸所需的新鲜空气，才能创造井下良好的气候条件。否则，就无法生产。
地面新鲜风流→副井→井底车场→主要轨道大巷→采区石门→采区轨道下山→中部车场→工作面进风巷→工作面→工作面回风巷→采区胶带下山→总回风巷→风井→地面（主要通风机）
三、供电系统
供电系统是给矿井提供动力的系统。由于煤矿的特殊性，对矿井的供电系统要求绝对可靠，不能出现随意断电事故。为了保证可靠供电，要求必须有双回路电源，同时保证矿井供电。如果某一路电出现故障，另一路电必须立即供电。否则，就会发生重大事故。
一般矿井供电系统：双回路电网→矿井地面变电所→井筒→井下中央变电所→采区变电所→工作面用电点。
除一般供电系统外，矿井还必须对一些特殊用电点实行专门供电。如主通风机房、井底水泵房、掘进工作面局部通风机、井下各需专门供电的机电硐室等。
四、供排水系统
煤矿井下生产要洒水灭尘、液压设备需要水、井下防灭火需要水，所以必须向井下供水；另外，矿井水必须排到地面，否则会淹没采掘工作面，甚至淹井。为此，矿井必须建有供、排水系统。
1、供水系统
矿井地面蓄水池（管道）→井筒→井底车场→水平运输大巷→采区下山→工作面两巷→工作面
在供水管道系统中，有大巷洒水、喷雾、防尘水幕，各个转载点洒水灭尘，采掘工作面洒水灭尘喷雾装臵，采掘工作面机械设备供水系统等。
2、排水系统
矿井水主要来自于地下含水层水（三灰、五灰、八灰、十一灰、十二灰、十四灰、奥灰）、顶底板水（3下煤层砂岩水）、断层水、采空区水及地表水的补给。在生产中必须排出地面。
为了排出矿井水，矿井一般都在井底车场处设有专门的水仓及中央水泵房。主水仓一般有两个（外水仓和内水仓），其中一个储水，一个清理。中央水泵房内装有至少3台水泵（彭庄煤矿有5台），通过多级水泵将水排到地面。
采掘工作面涌出的水或生产中积水，通过各种小水泵由管道排至采区上下山水沟，上山采区的水一般自动流入大巷排水沟，下山采区的水先排至采区水仓，由采区泵房内安装的水泵通过管道将水排至大巷排水沟，再流入中央水仓。
五、其他系统
煤矿井下除上述系统外，还有一些系统，如瓦斯监控系统、灌浆系统、通信系统等。
1、瓦斯监控系统
所有煤矿矿井，都必须安装矿井瓦斯监控系统。在井下采掘工作面及需要监测瓦斯的地点安设多功能探头，能一天24小时不间断监测井下瓦斯浓度，并把监测结果转变为电信号通过电缆传至地面主机房，再转变为数字信号，在计算机及大屏幕上显示出来。管理人员随时通过屏幕掌握井下各监控点的瓦斯浓度。一旦某处瓦斯超限，井上下会同时报警并自动采取相应的断电措
施。
瓦斯监控系统是我们每一位煤矿职工的一道生命保护线，都要爱护、保护好这些安全设施。
2、灌浆防灭火系统
主要用来防止煤层自然发火。
这种系统是在地面建立制浆站，将黄土、砂子等制成泥浆，由管道送入采煤工作面上顺槽。随工作面推采，对采空区后方进行灌浆，用浆体将采空区遗煤包裹起来，使煤和氧气隔绝，从而防止煤的氧化自燃。
3、通信系统
为了更好的进行煤矿生产，井下一般都有通信系统。在井下各个采掘工作面、煤的装车点、变电所、主要机电硐室、火药库等地方都装有防爆电话机。通过电话联络，我们可以随时掌握井下及地面生产情况。
第二节 采煤方法
采煤方法是采煤巷道布臵系统和回采工艺这两项内容的总称。不同的采煤方法所采用的采煤巷道布臵系统和回采工艺也就不同。
一、采煤工作面巷道布臵
（一）走向长壁采煤法工作面巷道布臵
“走向”是指工作面两巷顺煤层走向布臵，工作面沿走向向前推采。“长壁”是指工作面煤壁较长，其长度随工作面机械化程度和运输设备功率的不同而不同。一般地，综合机械化采煤工作面长度不大于200m。
工作面的两巷，由于用途不同叫法也不同。对应地名称有：上顺槽、下顺槽；进风巷、回风巷；轨道巷（材料巷）、运输巷；轨道顺槽、运输顺槽。
将两巷在设计位臵贯通的一条巷道，叫工作面开切眼，在开切眼内布臵采煤支架和设备，工作面就可以向前推进采煤了。
走向长壁工作面巷道的特点是：工作面两巷基本上呈水平状态，而工作面是沿倾斜的。这种布臵方式一般用于缓倾斜煤层的开采，也用于倾斜煤层的开采。
（二）倾斜长壁采煤工作面巷道布臵
倾斜长壁采煤工作面的进风巷和回风巷沿煤层的倾斜方向布臵，工作面沿煤层倾斜方向推采。其特点是：两条巷道为倾斜的，其倾角和煤层倾角一致，而工作面是水平的。工作面向上推采称为仰斜回采，向下推采称为俯斜回采。倾斜长壁采煤法只适用于近水平煤层开采。
（三）急倾斜煤层采煤工作面巷道布臵 作一般了解。
在急倾斜煤层中常见的采煤方法有：
1、台阶采煤法
2、水平分层采煤法
3、伪斜柔性掩护支架采煤法
二、采煤工作面回采工艺
长壁式采煤工作面的回采工艺包括工作面破煤、装煤、运煤、支护及采空区处理五大项内容。
（一）炮采工作面回采工艺
炮采工作面是指以钻爆法落煤、人工装煤、单体支柱配合金属铰接顶梁或π型梁支护的工作面。
1、工作面破煤
煤电钻打眼，装入煤矿许用安全炸药及煤矿许用电雷管，联线，将人员撤至安全地点，设好警戒，起爆，把煤从煤壁上崩落下来。
2、装煤
人工攉煤。
装煤前必须首先检查放炮后的顶板及支架，进行敲帮问顶、处理活矸，然后控制顶板，才能开始攉煤。装煤中要随时注意煤帮、顶板，防止片帮、掉矸伤人。遇大块煤矸应人工破碎后再装入输送机。
3、运煤
炮采工作面运煤实现了机械化,即依靠铺设在工作面机道上的可弯曲刮板输送机将煤运入顺槽转载机后经胶带输送机运出
工作面。
4、支护
炮采工作面的基本支架，是依靠单体支柱配合金属铰接顶梁或π型梁支护顶板的。
5、采空区处理
根据煤层开采条件一般有三种，即全部垮落法、充填法、缓慢下沉法。我们通常采用全部垮落法。
综上所述，炮采工作面回采工艺过程是由放炮员首先在工作面打眼、装药、放炮。放炮结束后，攉煤工开始进入工作面挂梁控制顶板并攉煤入工作面输送机中运出。装运煤工作完成后，开始整体推移输送机至煤壁处，随后打工作面固定柱。当工作面达到最大控顶距时，回收采空区一侧1～2排固定柱，使顶板自然垮落。
（二）普通机械化采煤工作面回采工艺
普通机械化采煤工作面是指在工作面装备了单滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、单体液压支柱配合金属铰接顶梁支护的工作面。工作面破煤、装煤、运煤基本实现机械化，而支护和采空区处理还是人工进行的。
1、破煤
由单滚筒采煤机完成。采煤机在运行中，安装在摇臂上的滚筒不停旋转，利用截齿将煤截割下来。
2、装煤
依靠采煤机滚筒上的螺旋叶片和挡煤板配合，在滚筒割煤的同时将煤推入溜槽内；如果还有少量遗煤，则需人工清理后才能推移输送机。
3、运煤
依靠铺设在工作面刮板输送机、顺槽转载机和胶带输送机运煤。
4、支护
利用DZ型单体液压支柱配合HDJA型铰接顶梁进行支护。
5、采空区处理
全部垮落法。即在工作面达到最大控顶距后回收放顶线1～2排支柱，使顶板自然垮落。
（三）综合机械化采煤工作面回采工艺
综合机械化采煤工作面是在工作面配备了大功率的双滚筒采煤机、大功率的可弯曲刮板输送机、液压自移支架及转载机、可伸缩胶带输送机，实现了工作面破煤、装煤、运煤、支护及采空区处理的全部机械化。
综合机械化采煤工艺如下：由于采用了大功率双滚筒采煤机，可在工作面实现一次采全高。采煤机首先由工作面下顺槽处完成斜切进刀割入煤壁后，开始向上割煤。割煤同时滚筒上的螺旋叶片和挡煤板配合将煤装入工作面溜槽中运出。在采煤机割煤同时滞后一段距离拉架并推输送机，支架后方的顶板在拉架中自然垮落。
（四）综采放顶煤工作面简介
综放放顶煤技术是我国近十多年来发展起来的针对厚煤层开采的一项新技术。在煤层厚度不稳定的厚煤层开采中取得了很好的经济效益。
复习题：
1、矿井生产系统包括哪些内容？
答：矿井生产系统包括提升运输系统、通风系统、供电系统、供排水系统，另还有一些系统，如瓦斯监控系统、灌浆系统、通信系统等。
2、长壁采煤法工作面布臵有哪两种？走向长壁采煤法的特点是什么？
答：长壁采煤法工作面布臵有走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。
走向长壁采煤法的特点是：工作面两巷基本上呈水平状态，而工作面是沿倾斜的。
3、简述综合机械化采煤工作面回采工艺。
答：综合机械化采煤工作面回采工艺是：采煤机首先由工作面下顺槽处完成斜切进刀割入煤壁后，开始向上割煤。割煤同时滚筒上的螺旋叶片和挡煤板配合将煤装入工作面溜槽中运出。在采煤机割煤同时滞后一段距离拉架并推输送机，支架后方的顶板在拉架中自然垮落。
第五篇：钢铁企业生产系统优化模型
钢铁企业生产系统优化模型
摘要本文通过对鞍钢钢材加工中心的生产系统分析，应用线性规划建立数学模型来解决生产过程问题，即产品优化问题、配料优化问题；对历史规律进行统计分析，引入弹性概念，来解决安全库存问题，即建立安全库存弹性控制模型。运用Excel97，对模型求解，并进行结果分析和经济效益计算，以此来制定生产计划，指导生产，提高经济效益。并提出若干建议和对策，从而保证生产系统按照优化的方向运行。关键词：生产系统优化库存管理线性规划模型废钢铁加工
1引言近年来，国有企业改革遇到前所未有的困难，企业如何挖掘内部潜力、加强科学管理使企业自身很好的适应市场经济的要求，如何加强对生产系统的总体经济效益的分析与研究，提高经济效益，是摆脱困境的迫切要求，也是我们需要迫切研究的问题。对于一个具有产购销的废钢铁企业来说，国内对生产系统的研究关注得似乎不够，只注重在设备和流通领域的研究上，而国外研究的重点放在化学处理方面。另外，人们认为废钢铁企业现场复杂，操作简单，对企业内部的研究未引起足够的认识，特别是在管理科学方面的应用有所忽略，因此，本文特别关注废钢铁企业的生产系统研究。目前，废钢铁企业生产系统存在以下问题亟需解决：1.各种生产过程中下来的废钢铁资源如何优化配置，实现资源的充分利用，即在保证钢厂、铁厂需要的前提下，输出多少废钢、销售多少各种可利用废次材；2.向炼钢厂输送炉料，用的工具是大槽子，大槽子中的各种废钢铁如何配比，并满足炼钢需要，以使成本最低，从而避免装槽子的无规律性和盲目性；3.在全鞍钢的废钢铁输入、输出过程中，在钢材加工中心有相当量的一部分库存，究竟如何控制安全库存量，又能满足内部生产需要，同时又能压缩资金占用，盘活流动资金，也是一个非常突出的问题。通过建立、运用理论上的模型，构出行之有效的生产运作模式，是实现成本最低、利润最大的有效途径。
2鞍钢钢材加工中心生产系统优化模型2.1生产过程优化模型建立2.1.1产品品种产量优化模型①的建立1．有关情况分析：
与产品生产利润最大化有关的主要因素有单位利润、加工能力、各种资源量及市场需求情况等。2．确定决策变量从生产现状分析来看，在生产过程中，主要挑选、加工各品种的废次钢材、向外输出各品种的废钢铁。在此，我们以各品种产量为决策变量,Xj(j=1,2,„„n)为第j种产品的计划产量。每种产品的单位利润均由财务部门核出。3．约束方程系数和右边常数Bj的确定(1)为了简化问题，可以将所有废钢产品按其加工性质的不同,测算了每单位产品所需要的挑选工时、切割工时、打碎工时、打包工时、冷剪工时、爆破工时，及每天全厂所能提供的总工时，以便统一考虑生产能力。(2)各类产品的原料是生产回收和非生产回收入厂的废钢铁资源，生产科根据历年的统计资料及99年的计划回收情况，可估算当年的各大类原料的资源情况，从而给出一个资源供应的最大可能值。单位产品资源消耗情况可核定。(3)关于需求量情况。由生产科、经营科根据企业内部生产实际及外部的市场需求状况确定。4.目标函数的确定产品总利润是产品的单位利润与产品品种产量乘积之和.综上，品种优化模型如下：nMaxZ=ΣcjXj(j=1,2,„n)j=1
S.T.资源约束、加工能力约束：nΣAjXj≤(或=)Bj(j=1,„„n)J=1需求约束：Xj≤(或=)Bj(j=1,„„n)2.1.2内部配料优化模型②的建立内供的各品种废钢铁要通过装入料槽送到钢厂，如何组织装槽子即对输出的各类废钢铁进行配料也是生产过程中要考虑的问题，而不是直接将每种废钢铁输送到钢厂，这样既不能满足炼钢工艺的要求，也不符合经济核算上的需要。在满足工艺要求的前提下，尽可能提高或保持槽重，缩短装炉时间和冶炼时间。对内部输出的各种产品的配料进行优化，其主要的理论依据是满足工艺要求，满足操作要求，保证每个料槽的成本最低。1．有关情况分析：（1）根据鞍钢现行转炉炉口直径的大小，槽子形状为一端成斜开口形长方体,其体积为6.75立方米。从工艺上实践表明：若一个料槽中全部装入重型废钢，比如切头，在入炉装料时极易砸坏炉底，若料槽中全部装轻薄料，则需多加几次废钢料，这样将延长加料时间，直接影响冶炼周期，同时发生烧损，将降低产量。根据生产上的实践，槽重保持在14吨最为合适。(2)装料时，不同品种的槽料废钢铁因其堆积密度和单位成本不同而影响槽重和槽料成本③.单纯从提高槽重的角度分析，装槽时应多加入堆积密度高的废钢铁，单纯从降低槽料成本角度考虑，装料时应多加入单位成本低的废钢铁，这正是本配料模型所要解决的问题之一。(3)由于内供各种资源的需求量及资源存量情况的存在，把98年废钢铁资源量按12个月平均得出月均资源情况.2.输出配料模型的建立(1)确定决策变量根据各种内供输出原料的情况，确定以下14个变量X1，X2,„„X14,分别代表料槽中切头、废模、废锭、剪切废钢、重型废钢、中型废钢、轻型废钢、普通包块、碎钢霄、废铁、杂铁、唐麻铁、爆破渣钢、挑选渣钢的投量。（单位为吨）(2)确定目标函数优化料槽中配料实质上是解决了槽重与成本间问题，也就是要在保证槽重和工艺要求的前提下，使槽料成本最低。槽料成本是各类装槽废钢铁与其单位成本乘积之和，即：nMinZ=ΣcjXj(j=1,„„n)j=1(3)约束条件的确定①料槽单重约束。由于生产工艺上的要求，计划料槽单重为C1吨／槽，所以有，X1 X2„„ Xj≥C1②料槽容积约束。料槽容积为C2立方米，装槽时，不应超过其容积，所以有，nΣ1/rjXj≤C2(j=1,„„n)j=1③资源量约束。每个料槽中的资源量:0≤Xi≤Bj(j=1,„„n)2.2安全库存模型③的建立2.2.1安全库存弹性控制模型产生的理论依据本文中，弹性定义为：弹性就是某一特征在一定时期的实际结果相当于其理想水准（亦称均衡标准）的变动程度或波动幅度。在我国的大多数企业中，企业的生产供给活动大多存在着这种弹性，但由于这些企业弹性的非均衡生产供给规律在不同及不同的月份的纵横时间中，其数量表现大小不等而又杂乱无章，而在物料管理中常流于盲目和简单化。因此，引用物理学中的“弹性”概念来构造存储弹性控制模型就更是具有必要性和现实性。其理论上的依据是：1.企业的生产经营活动是一个相互影响相互制约的有机系统组合。就物料管理而言，它的合理运行机制应是：“生产取决于市场（销售），供给服从生产，存储确保供给，采购依据存储。”因此，在产品营销正常情况下，物料的供给、存储、采购经营活动必须相应地服从生产的弹性，使产、供、销三个环节紧密衔接，协调平衡。2.企业在近期或将来生产经营诸要素可能有所发展，但相对于现有基础及管理方式来说相对稳定，一般不会出现异变。同时由于供给与生产密切相关而在数量上表现为正比例关系，生产规律必然代表供给规律，反过来供给规律又在很大程度上反映出生产规律。因此，可以运用有关生产或供给的近期历史统计资料，分析归结出企业呈弹性的非均衡生产（供给）规律，在结合近期将来可能出现影响的有关因素予以修正评测，则可比较准确预见近期未来生产供给的弹性态势，据此规划物料存贮弹性控制纲领，并在实施控制过程中不断及时修正完善。2.2．2安全贮存弹性控制模型的建立存贮弹性控制模型的逻辑思路可表述为：预测生产供给动态→确定合理存贮水平→控制收入（购进）调节存贮。它的基本思路是“以销定产，以产定供，以供定贮，以贮定收”和“对照目标，定期检查，分析症结，控制关键。”具体过程如下：1.某月供应弹性系数，反映该月实际供应量较月均衡供应量的波动幅度。可这样计算：
月均衡供应量＝全年实际供应量／12 某月供应弹性系数＝该月实际供应量／月均衡供应量2.某月预测供给弹性系数是根据近期三年同月历史统计资料分析整理里求得的一个预测值。在具体求值中，为了消除偏差使预测值更加准确，采用加权平均判定法，即：在三个预分析数值（供应弹性系数）X1,X2,X3,满足关系式X1≤X3≤X2或X2≤X3≤X1且∣X3-X2∣≤∣X3-X1∣,也就是说，若X3为中间值，X2与X3偏近，X1与X3偏远，在进行预测时，视X3为正常数值，X2为较正常数值，X1为非正常数值，那么对X3加权6／12，X2加权4/12，X1加权2/12，因为根据历史经验，一年中通常有六个月正常生产，4个月为较正常，2个月为非正常，所以有：某月预测供应弹性系数＝同月正常弹性系数×6／12＋同月较正常弹性系数×4／12＋同月非正常弹性系数×2／123.确定某月计划供应量
根据计划产量、物耗水平和生产供给弹性分布来计算，有
月均衡计划供应量＝全年计划供应量／12某月计划供应量＝月均衡计划供应量×该月预测供应弹性系数4.某月预测弹性偏差系实际供应量与计划供应量的离差，它反过来验证某个存贮系统预测及规划的准确度与优化率，也是修正存贮控制目标和依据之一。某种预测弹性偏差＝（该月实际供应量／该月计划供应量－1）×100％
＝该月计划供应执行偏差量／该月计划供应量×100％5.确定某月末库存量定额某月期末库存量定额系根据近期社会资源状况、交通运输条件等到货保障与及时程度，以及为补给该月后的短期计划供应量而定。其可按此公式计算：nY=∑Xi(I=1,2,„„n)I=1其中，Y为某月末库存量定额；n表示合理存贮周转天数；Xi表示本月之后第i天的计划供应量。确定期末库存定额作为存贮标准有两层意义，一是实际库存量超过定额过大时表明出现了超库存积压；而当远远低于定额时，则表明潜伏着待料停工的危险。因此，在施行控制过程中，应设法使实际存量趋近于库存量定额，两者相差不能太大。与传统的库存量定额方法相比，此办法更能贴近实际状况。6.确定计划收入量、计划购进量为了弥补调节存贮量，使供、贮、收三环节协调平衡而确定的总收入量。某月计划收入总量＝该月期末库存量定额＋该月计划供应量—上月期末库存量定额一般来说，计划收入总量来源于三个渠道，即来自企业外部的购进量。所以在生产和非生产回收的计划量已经确定之下，为补足计划收入总量的差量部分而求得的购进控制期量。某月计划购进量＝该月计划收入量－（该月计划生产回收量＋该月计划非生产回收量）在此式中，计划生产回收量可依据成材率计算出；计划非生产回收量具有间发性和非规律性，可依据经验估计。7.计划购进量的调整此过程是一种前馈控制，以便及时纠正偏差，避免偏差积累成患而整个存贮控制奏效的关键改进措施定量化。某月初调整计划购进量＝该月计划购进量±上月期末库存量定额执行增减差量若计算值为负时，表明现有存量超额存贮过大，为使存量降至正常水平，故月初调整计划购进量为0。综上1至7过程就是安全存贮的弹性控制模型。
3模型的求解与结果分析3.1生产过程优化模型的求解、灵敏度分析④3.1.1模型求解1.品种产量优化模型的求解。用Office97中的Excel97的规划求解，在表格中分别设立相应的单元格，可得该模型的最优解.2.配料优化模型求解：同样，在EXCEL97的工作表上可得该模型的最优解。3.1.2结果分析1.品种优化模型的结果分析(1)从工作表及运算结果报告上可得最大化的产品品种计划.(2)可看出各种资源的节余量及市场需求量的非饱和量。(3)可看出，生产加工能力状况、市场需求量限制是生产科、经营科通过预测得到的，在建模及求解过程中，它是作为模型外预测值处理的，需要说明的是市场预测工作本身是很重要的，预测方法是否科学，预测值是否准确，对建模及求解结果均有很大影响。(4)求解结果表明，当前的最优解是唯一的。这就是说，根据计算结果所确定的产品品种计划是唯一使总利润达到最大的生产计划，倘若考虑其他目标要求及影响因素，则应添加适当的约束条件重新计算出新的最优方案。2.配料优化模型的结果分析(1)从工作表及运算结果报告上看出，使单槽中成本最低的配料方法。(2)可得出各种资源的使用情况。(3)从极限值报告可得出在目前水平下，调整多装切头、重型废钢、中型废钢是不合适的，在上述原料短缺时，可适当考虑废模、废锭、爆破渣钢，尽管其将导致成本升高。3.1.3灵敏度分析1.品种优化模型的灵敏度分析影响品种优化的主要因素是资源量的变化（bi）和单位利润（cj）的变化。A.资源量bi的变化的影响。资源量变化,带来求解结果的变化.同样也可在Excel97下求解.B.目标函数系数（即单位利润cj）的变化对利润的影响由于各种废次材资源价格受钢材市场的影响必然会很大。同样可在Excel97下求解。此时品种结构发生变化，总利润也发生变化。2.配料优化模型的灵敏度分析同样，配料优化模型也受资源（bi）和单位利润（cj）的变化影响。A.资源量（bi）的变化情况：同样可得求解结果。在单重体积不变的情况下，增加其他原料的投量，成本是可以降下来的。B.目标函数系数（cj）的变化对目标函数的影响由于内部供料同样也受市场价格的影响，其必然对槽料的成本产生影响。3.1.4经济效益分析1.产品品种优化模型的经济效益分析 通过观察模型求解结果，我们认为最优方案的效益是可观的。2.配料模型的经济效益分析同样，通过观察模型的求解结果，若采取其它资源代替切头，每槽可节约一定的价值。3.2安全库存模型求解与分析3.2.1安全库存模型求解．由2.2.2所描述的模型的各步，在Excel97上设计、输入公式，可逐步求解：本文所利用的数据为企业近三年的数据，并设计出供应弹性系数计算表和弹性控制计算表。从上表结果看出，由于受企业内部设备大修安排和市场需求的影响，使企业周期性地出现在每年一、二季度处于供给高峰，三、四月属于供给低谷。也可以看出，目前情况下期末库存定额与期末实际库存量之间差值就是超储那一部分。因此，要想达到压缩库存的目的，必须把超储的那一部分废钢铁逐渐销售出去。在目前的市场条件下，全国废钢铁市场是需求大于供给，销售上可行的。理想的库存量控制在定额执行偏差量为零，亦期末库存定额等于期末实际库存量，不过这在实际是不易做到的。实际中，依据经验，合理的库存量应控制在定额执行偏差量的数量在＋2000— 3000吨左右。3.2.2经济效益分析采用上述模型后，在经济上是可观的。一是它可减低采购成本，二是可降低存储成本。若不采用此类库存控制措施，库存就会占用大量的资金，包括废钢铁的本金、利息、场地费、管理费等各种库存维持费用，废钢铁还会发生损失等，减少企业投资的机会。同时，企业生产经营中存在的问题也被掩盖。3.2.3优化方案的综合分析从上面的两个模型结果看，它们是我们厂生产系统的两个重要的子系统，通过对生产方案的优化，可取得巨大的经济效益。产品品种优化模型是在现有的资源状况、现有的产品品种、现有的工艺设备加工能力、现行的市场需求状况的基础上进行求解的，它主要适用于中短期计划，是用来对的生产计划进行安排，也可以用来对季度、月份的生产计划进行安排，但必须要搞清各种约束条件的限制值；配料优化模型是在固定的料槽容积、工艺要求的单重、及各种资源量的基础上进行计算的，通常，在炼钢转炉没有重大的改造的情况下，料槽也是一项固定资产，其容积是不变的，同样工艺要求的单重变化可能性不大，那么主要是各种资源量的限制值在变化；安全库存控制模型主要是以历史上的数字运用统计规律来预测每年、每月的库存量的，它主要是针对需求（鞍钢生产）的季节性变动的特点来计算的，笔者认为不妨在使用Excel97中的趋势分析曲线，比如线性模型、移动平均曲线等，在图表上进行预测，读出数据，用这些数据与弹性控制模型的计算数据相比较，如果差距很大则需要对数据进行修正，这样使预期库存控制更加贴近实际值。在实际应用上，是可行的。因为在目前，我们的生产系统在理论上、实践上并没有切时可行的科学方法，一切操作是凭经验的估计。如果按模型的计算制定生产计划，用以指导生产，在技术上、组织是没有障碍的。在设备的使用上，也能满足需要。
4建议与对策4.1生产系统运行中存在的问题1.入厂原料常出现分类不准确。2.生产系统的各种数据的不准确性、不统一性，造成决策数据与实际数据有一定的差异。3.制定生产计划的不及时与生产组织的随机性。4.生产计划执行的偏差。5.各种原料消耗定额与工艺耗时定额尚需进一步核定。6.本文所采纳的数据大多数是鞍钢改造集中时期的数据，其波动性较大，伴随改造的结束，生产系统运行逐渐稳定，各项数据更贴近实际。4.2对策和建议4.2.1加强生产运作管理⑤⑥1.重视并制定好生产计划工作。2.生产系统应是整个企业降低成本和增加利润的中心。3.合理控制好库存量。建议本预期存贮弹性控制模型按下图实施，这些环节构成一个前馈控制闭环系统
执行评价
库存前馈控制闭环系统图
4.搞好各工艺的设备管理。4.2.2为执行外销品种计划和为降低库存而大力开展市场营销活动4.2.3生产战略研究是企业战略的重要组成部分⑦4.2.4注重生产信息系统的开发应用目前的计算机的作用未得到充分的发挥,应建立我厂的生产管理信息系统，包括：生产计划、成本分析、输出槽料配比、库存控制、销售管理等部分。其具体途径只须建立企业内部局域网。在系统未开发之前，笔者建议使用现行的Excel97中的内置模板上各类表格，可将之修改，即可使用。本文上述的优化模型现可作为生产系统的管理决策的主要方法和手段，只须调整相应的参数。
5结论本文应用的规划模型具有适应能力强，计算技术简单，已成为现代管理中应用最广、成效最好的数量方法。本文的优化模型的应用主要有以下几个特点：1系统优化性。生产系统优化是根据经济上的合理原则与实际可行原则确定的优化方案。它的评价方法是：外销产品全部售出，保证内部生产需求，并使输出槽料成本最低、库存合理，但必须在整个生产系统控制中辅以例外管理来达到灵活机动。2合理的规划性。本生产系统优化研究是对系统的主要要素的数量规划，在很大程度上融入了动态规划、滚动计划、目标管理等方法。3有效控制性。本文生产系统优化研究对外销、存贮、收入、内供等期量标准的确定规划都是建立在生产供给势态科学预测的基础上，所以在执行中比较接近企业的生产实际，即使出现偏差，也可提高前馈控制及时调整期量标准，采取控制关键的改进措施。而且，该优化研究可在新一里根据企业的生产经营发展及有关因素的变化，做出新的生产系统优化。4灵活变通性。生产系统优化研究可随时依据实际约束的调整，同时还可以移植到废钢铁生产企业、其他类似企业、零售业等中去。5系统条件的特殊性。当然，所有的约束是在理想的状态下进行的，而现场是复杂的，与实际还有一定的差距，比如：向料槽中装如各种废钢铁不超过料槽的容积，有一定的难度，这些问题都有待于我们在实际工作中加以克服，使实际生产系统运行更接近于理论计算，从而取得更大的经济效益。参考文献1．韩大卫.管理运筹学.大连理工大学出版社,1995,92．王国华,李树彬,王冠宝.金属循环工程.中国标准出版社,1997,83．白礼常,任隆育.现代库存控制技术.中国物资出版社,19844．王文献,陈广旭.中文版电子表格软件Excel97.国防工业出版社,1994,45．蒋贵善,王东华,俞明南等.生产与运作管理.大连理工大学出版社,1998,66．施礼明,汪星明.现代生产管理.
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