XXX. ASR '2005 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 29, 2005 189 The Model of Supplying Working Places with Material at the ČSA Mine Model zásobování materiálem a důlní výstroji na Dole ČSA JENDRYŠČÍK, Miloš Ing, Katedra ATŘ-352, VŠB-TU Ostrava, 17. listopadu, Ostrava - Poruba, 708 33 milos.jendryscik@vsb.cz, http://homel.vsb.cz/~jen012 Abstrakt:Základním cílem operativního řízení je zajistit, aby požadovaný materiál a důlní výstroj byla doručena na důlní pracoviště v požadované době, sortimentu a množství. Řízení celého procesu musí zajistit optimalizaci dodávek matariálu tak, aby nevznikaly netechnologické prostoje a v jejich konečném důsledku neproduktivita a neziskovost dobývacího procesu. Celý výzkum zaměřený na vývoj simulačních modelů si vyžaduje vypracování následujících úkolů: Analýza systému zásobování dopravy důlních polí materiálem a důlní výstrojí Analýza systému organizace a řízení zásobování pracovišť materiálem. Matematická formalizace problematiky ve všech aspektech, které se vyskytují v logistickém procesu. Realizace simulačních modelů na počítači Simulace variant pro účely predikce a optimalizace. Obrázek 1 - Mapa 11 patra Dolu ČSA lokality Jan Karel
XXX. ASR '2005 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 29, 2005 190 Klíčová slova: modelování,optimalizace,materiálové toky,řízení,důlní dopravní systém 1 Úvod Zabezpečení dodávky materiálů a důlní výstroje na přípravná pracoviště patří mezi nejnáročnější úkoly uhelných hlubinných dolů. Úkolem je zajistit chod materiálových toků v rámci celého komplexu hlubinného dolu a to jak na jeho povrchu, v návaznosti na podsystém MTZ, tak i v jeho hlubinné části v těžebních polích. Cílem řízení a optimalizačním kritériem, je minimum netechnologických prostojů v dopravní logistice tak, aby požadovaný materiál byl na daném pracovišti včas a to v požadovaném sortimentu i množství. A to přes poruchové vlivy vyplývající ze změn v technologických postupech a potřeby materiálů v důsledku změn hornicko-geologických podmínek a návazností ostatních podsystémů. Řízení celého procesu musí zabezpečit optimalizaci dodávky tak, aby nevznikaly zbytečné prostoje, které by byly příčinou přípravy porubů a tedy výpadků v těžbě a tak v konečném důsledku nízké produktivity práce a nerentabilnosti dobývacího procesu. Aby bylo možné řídit celý podsystém MZV (materiálového zabezpečení výroby) ve všech jeho souvislostech, je nutné mít kromě informačního systému i simulační modely implementované na počítači pomocí simulačního programu. Modely jsou vytvářeny na základě jejich matematické formalizace a ta vychází z analýzy podsystému MZV.Analýza podsystému MZV je založena jednak na analýze konkrétních provozních situací a technologie ražení na přípravných pracovištích, na analýze užitého systému dopravy materiálů a důlní výstroje a na analýze systému organizace a řízení, včetně informačního podsystému. Razící proces může být negativně ovlivňován hornicko-geologickými podmínkami, jako například nebezpečím průtrží uhlí a plynu, aj., kdy je nutno zvětšit hustotu budování výztuže, což klade i zvýšené nároky jednak na množství materiálu a jednak na jeho kvalitu (viz. materiál nový, nepoužitý, respektive materiál renovovaný). 2 Analýza systému zásobování dopravy důlních polí materiálem a důlní výstrojí Obrázek 2 - Model dopravy zajišťování důlních přípravných pracovišť na lokalitě Doubrava
XXX. ASR '2005 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 29, 2005 191 Na obrázku 2 je uveden model zajišťování materiálem a důlní výstrojí na dole ČSA lokality Doubrava. Tento model zobrazuje, jakým způsobem je organizována doprava od výdejek na materiál a důlní výstroj, přes nakládáni, převoz, popouštění do dolu v kleci až k přepravě na přípravná pracoviště s využitím kolejové a závěsné dopravy v dole. Zároveň tento model bere v úvahu i dopravu renovovaného materiálu, který nám ušetří náklady za nový materiál přibližně 30-ti procent. 3 Analýza systému organizace a řízení zásobování pracovišť materiálem Obrázek 3 Organizační struktura pro materiál a důlní výstroj na dole ČSA
XXX. ASR '2005 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 29, 2005 192 Pro dokonalejší a rychlejší dopravu materiálu a důlní výstroje je potřeba znát organizační strukturu zobrazenou na obrázku 3. Organizační struktura určuje skladbu a vzájemné vztahy všech organizačních center podílejících se na organizaci a řízení daného procesu. Lze ji znázornit orientovaným grafem, kde prvky organizační struktury jsou - řídící centra, jsou hrany grafu, které reprezentují hierarchii vztahů mezi řídícími centry ve vzájemných relacích. Včasná a spolehlivá dodávka materiálu a důlní výstroje na pracoviště závisí také na tom, zda je potřebný sortiment okamžitě k dispozici ve skladech dolu ČSA a konsignačních skladech, nebo je potřeba potřebný materiál a výstroj objednat. Jak předejít tomu, že by potřebný materiál a důlní výstroj nechyběla a zároveň nedošlo ke zbytečným prostojům a ekonomickým ztrátám, je potřebné znát organizaci objednávání materiálu a důlní výstroje na dole ČSA. Jakým způsobem probíhá objednávání materiálu a důlní výstroje bude popsáno v následujícím textu. Požadavek na objednávku materiálu ( POBJ ), můžou vystavovat pouze osoby k tomu oprávněné. Po vystavení POBJ nastane cyklus schvalování a to jedno nebo dvou stupňový. Po schválení požadavku materiálovým hospodářem se materiál a důlní výstroj objednává elektronicky na VOJ zásobování (vlastní organizační jednotka). Požadavek na materiál a důlní výstroj dostane příslušný nákupní referent. Dále o dodávce materiálu a důlní výstroje rozhoduje výběrové řízení, zpravidla je to dodavatel z nejlepšími podmínkami ( cena, doba dodání, způsob dodání ). Nakonec se materiál dopraví na pracoviště. Vlastní dodávka může být dodána objednavateli maximálně 20 dnů před termínem dodání, jinak se do té doby neproplatí faktura nebo je zboží vráceno zpět. Toto ale neplatí pro konsignační sklady, protože tyto sklady se již nacházejí v areálu dolu ČSA. Objednávaní materiálů a důlní výstroje zobrazuje následující Ganttův diagram. Obrázek 4 Ganttův diagram objednávání materiálů a důlní výstroje Ganttův diagram na obrázku 4 popisuje objednávání materiálů různého sortimentu od jednotlivých výrobců. Z grafu lze vyčíst, za jakou dobu po schválení požadavku na objednání materiálu a důlní výstroje bude materiál a důlní výstroj dodána. Nejrychleji bude materiál a důlní výstroj dodána z konsignačních skladů, a to zpravidla do jednoho dne. Přibližně jeden měsíc trvá dodání běžného materiálu a důlní výstroje. Jedná se především o spojovací materiál, vzduchotechniku, mazací techniku a ochranné pomůcky. Složitější náhradní díly a díly z dovozu se dodávají do tří měsíců. Pokud se bude jednat o dovoz netypizovaných náhradních dílů vyráběné v malých sériích nebo se bude jednat o zakázkou výrobu, trvá dodání takových dílů až šest měsíců. Tento Ganttův diagram je velmi významný z hlediska objednávaní materiálu a důlní výstroje, neboť lze s něho vyčíst, jak dlouho trvá dodávka jednotlivého materiálu a důlní výstroje. Proto je potřeba mít na dole ČSA určitou rezervu materiálů a důlní výstroje, aby nedošlo ke zbytečným prostojům a ztrátám.
XXX. ASR '2005 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 29, 2005 193 Pokud jsou dodrženy všechny podmínky pro správný chod dopravy materiálu a důlní výstroje na jednotlivá pracoviště, které jsou již zmíněné ve výše uvedeném textu, tak pro lepší orientaci uvádím schéma dopravy materiálu a důlní výstroje na lokalitě Doubrava zobrazené na obrázku 5. Obrázek 5 - Schéma dopravy materiálu na lokalitě Doubrava Jednotlivé symboly a barevná označení v obrázku 5 znamenají: modře úsekové překladiště 10. patra zeleně překladiště povrch červeně centrální překladiště 10. patra oranžově odstavné prostory - kolejová doprava - doprava po závěsné dráze - vozovna závěsných lokomotiv - vozovna kolejových lokomotiv
XXX. ASR '2005 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 29, 2005 194 Tento obrázek znázorňuje, jakým způsobem se dopravuje materiál a důlní výstroj z povrchu do dolu na jednotlivá pracoviště lokality Doubrava. Je z něho vidět, kde se pro dopravu materiálu používá kolejová a kde závěsná doprava. Na tomto obrázku je součastně zobrazena doprava výklizu z plenění. Na základě obrázku 5 jsem vytvořil sítový graf dopravy materiálu a důlní výstroje pro lokalitu Doubrava. Sítový graf je uveden na obrázku 6. Obrázek 6 - Síťový graf dopravy materiálu a důlní výstroje na lokalitě Doubrava
XXX. ASR '2005 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 29, 2005 195 Obrázek 6 zobrazuje potřebné činnosti mezi jednotlivými uzly a to od schválení výdejek materiálu a důlní výstroje až po jejich dopravu na jednotlivá pracoviště, které se musí postupně provést. Jednotlivé činnosti mezi uzly jsou popsány dobou trvání, která je zde uvedena v minutách. Směr postupu jednotlivých činností pro dopravu materiálu a důlní výstroje je v sítovém grafu vyznačen šipkami. Z tohoto sítového grafu je možno spočítat, jak dlouho se dopravuje materiál a důlní výstroj na jednotlivá důlní pracoviště. Důlní pracoviště v tomto sítovém grafu zobrazují uzly 55 až 66. Čas dopravy materiálu a důlní výstroje na jednotlivá pracoviště je velmi důležitý faktor, neboť lze podle něj stanovit, jaké musí být rezervy materiálu a důlní výstroje na jednotlivých pracovištích, aby nedocházelo k nějakým prodlevám z důvodu nedostatku materiálu a důlní výstroje. 4 Závěr Tato práce popisuje, jak je důležité se zabývat dopravou materiálu a důlní výstroji na uhelných hlubinných dolech. Na základě analýzy dopravních cest hlubinného dolu a z ní vycházející sítový graf dopravy materiálu a důlní výstroje jsme schopni přibližně odhadnout potřebný čas dopravy. Proto by se při takto zmapované dopravní analýze hlubinného dolu nemělo stávat, že materiál a důlní výstroj se nedopraví včas na pracoviště. Zároveň s tím souvisí i objednávaní materiálu a důlní výstroje do skladových prostorů hlubinného dolu. Pokud by se materiál a důlní výstroj nezajistili s dostatečným předstihem, mohlo by se stát, že potřebný materiál a výstroj nebudou k dispozici. To by ale znamenalo ztráty pro důlní podnik. 5 Použitá literatura BURÝ,A. 2001. Modelling and simulation of transport in deep mines. In The 14.International Conference on Automation in Mining ICAMC 2001.Tampere, 2001,Rock Engineering, Espoo,Finland, 8 pages, ISBN 951-22-5615-0. BURÝ,A.,ČECH,R. 2002. Simulation model development for underground mine logistic. In 3rd International Carpatian Control Conference ICCC2002. Ostrava Beskydy, Czech Republic, 6 pages, ISBN 80-248- 0089-6. JENDRYŠČÍK,M. 2003. Analýza a simulační modely pro řízení dopravních procesů na Dole ČSA. Diplomová práce, Ostrava: VŠB TU Ostrava, HGF, institut ESŘ, oddělení AŘS. 2003, 85 str. BURÝ,A.,ČECH,R.,JENDRYŠČÍK,M. 2003. Simulační modely pro řízení dopravy materiálů na přípravná pracoviště uhelného hlubinného dolu. Závěrečná zpráva projektu GAČR č. 105/01/0009. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, HGF, institut ESŘ, oddělení AŘS. 2003, 94 str.