بهینه‌سازی ناوگان بارگیری و باربری معادن روباز با استفاده از تکنیک بهینه سازی مبتنی بر شبیه سازی (مطالعه موردی معدن سونگون)

نوع مقاله: مقاله مهندسی معدن

نویسندگان

دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در معادن روباز انتخاب بارکننده و باربر، تخصیص و گسیل کامیون‌ها یکی از مهم‌ترین و پیچیده‌ترین فرآیندهای عملیاتی است که بهینه‌سازی آن صرفه‌جویی قابل‌توجهی را سبب می‌شود. برای تحلیل این‌گونه مسائل، شبیه‌سازی ابزار قدرتمندی است. یکی از موضوعات اساسی در حوزه مدل‌های شبیه‌سازی ارائه رویکرد بهینه‌سازی هست. روش‌های بهینه‌سازی مبتنی بر شبیه‌سازی عمدتاً تک هدفه هستند. در این تحقیق تلاش شده از این روش‌ها به‌صورت چند هدفه استفاده شود. اهداف موردنظر کمینه کردن هزینه عملیاتی و بیشینه نمودن تولید است الگوریتم فرا ابتکاری که به این منظور انتخاب شده، چندهدفه توده ذرات (MOPSO) است. برای شبیه‌سازی از نرم‌افزار ARENA و بخش بهینه‌سازی از MATLAB بهره گرفته شده است. نتایج حاصل از اجرای روش پیشنهادی بر روی مدل ناوگان بارگیری و باربری معدن سونگون نشان می‌دهد که با اجرای سناریوهای به‌دست‌آمده تولید فعلی معدن را حداکثر می‌توان 5/2 برابر کرده و هزینه عملیاتی واحد تولید را حداکثر تا 23 درصد کاهش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimization of open pit mines fleet using Simulation-based optimization method (Case study: SONGUN copper mine)

نویسندگان [English]

  • Amir Ghahremani
  • Masoud Monjezi
  • Mohammad Ghobadisamani
Tarbiat modares university
چکیده [English]

In open pit mines the loaders and hauls choice , allocation and dispatching of trucks is one of the most important and complicated operational processes. That’s optimization results in great thrifts. For the analysis of this type of examples, simulation is a powerful tool.One of the basic points in the topic of simulation models is the presentment of optimization. Simulation based optimization methods are often one objective. In this Thesis it has been objected to use the multi objective forms of these methods. The considered goals are minimizing of operational cost and maximizing of production. Meta heuristic algorithms which is chosen for this issue Multi-Objective-Particle-Swarm-Optimization (MOPSO). For simulation we have used Arena’s software and for optimization used MATLAB software. The results of proposal methods implementation on Sungun mine’s loading and hauling fleet, shows that with the administration of obtained scenarios it is possible to maximize the current production of the mine 2.5 times and to reduce the operational costs of production up to 23%

کلیدواژه‌ها [English]

  • " multi objective optimization"
  • "simulation"
  • " MOPSO"
  • " open pit mines"
  • " hauling"
 
[1]              Temeng, Victor Amoako, "A computerized model for truck dispatching in open pit mines", Michigan Technological University, 1997.
[2]              He, Ming-Xiang, et al, "The genetic algorithm for truck dispatching problems in surface mine", Inform, Technol, July 2010, pp. 710-714.
[3]              Nel, S, M.S. Kizil, and P. Knights, "Improving truck-shovel matching" ,  35th APCOM Symposium, Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2011.
[4]              Syberfeldt, Anna, et al, "Multi-objective evolutionary simulation-optimisation of a real-world manufacturing problem" ,  Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 25, June 2009, pp.926-931.
[5]              Fioroni, Marcelo Moretti, et al, "Concurrent simulation and optimization models for mining planning" , Simulation Conference, 2008.
 [6]             Mena, Rodrigo, et al, "Availability-based simulation and optimization modeling framework for open-pit mine truck allocation under dynamic constraints" , International Journal of Mining Science and Technology 23, January 2013: 113-119.
 [7]             Castillo, David, and Jeffery K, Cochran , "A microcomputer approach for simulating truck haulage systems in open pit mining" , Computers in Industry 8, January 1987 , pp.37-47.
 [8]             ÇETIN, NECMETTIN, "Open-pit truck/shovel haulage system simulation" A thesis of the graduate School Of Natural And Applied Sciences Of Middle East Technical Universtity, Turkey, 2004.
 [9]             Bozorgebrahimi, Enayatollah, "The evaluation of haulage truck size effects on open pit mining" , UNIVERSITY OF BRITISH COLUMBIA, 2004.
 [10]           Jaoua, Amel, Michel Gamache, and Diane Riopel, "Specification of an intelligent simulation-based real time control architecture: Application to truck control system", Computers in Industry 63, 2012, pp.882-894.
 [11]           نوشین آزادی، مسعود منجزی و مجید عطایی پور،"بهبود اندازه ناوگان حمل و نقل معدن مس سونگون با استفاده از روش شبیه‌سازی"، نشریه مدلسازی در مهندسی، دوره 12، شماره 39، زمستان 1393، صفحه 99-100.
[12]            Cross, Barton K, and Gary B. Williamson, "Digital simulation of an open-pit truck haulage system" 8th APCOM, AIME, New York, 1969,pp.385-400.
 [13]           Brake, D. J, and P. K. Chatterjee, "Evaluation of truck dispatching and simulation methods in large-scale open-pit operations" , Proceedings of the 16th APCOM, SME, New York, 1979.
[14]            Tu, J. H  , and V. J. Hucka, "ANALYSIS OF OPEN-PIT TRUCK HAULAGE SYSTEM BY USE OF A COMPUTER-MODEL", CIM bulletin 78.879, 1985, pp.53-59.
[15]            Tan, S, and R. Ramani, "Optimization models for scheduling ore and waste production in open pit mines", Proceedings of the 23rd International Symposium on Applications of Computers and Operations Research in the Mineral Industry, 1992.
[16]            Soumis, F, J. Ethier, and J. Elbrond, "Truck dispatching in an open pit mine", International Journal of Surface Mining, Reclamation and Environment 3, 1989, pp.115-119.
[17]            صمد داوری ، "آنالیز کارایی سیستم حمل و نقل در معدن سونگون با استفاده از شبیه سازی"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، 1391.
[18]            Talbi, El‐Ghazali, et al, "Multi‐objective optimization using metaheuristics: non‐standard algorithms", International Transactions in Operational Research 19, 2012, pp.283-305.
[19]            Nedjah, Nadia, L. S. Coelho, and L. M. Mourelle, "Multi-Objective Swarm Intelligent Systems", Springer, Verlag Berlin Heidelberg, 2009.
[20]            Talbi, El-Ghazali, "Metaheuristics: from design to implementation" , Vol. 74, John Wiley & Sons, 2009.
[21]     علی اکبر حسنی، " الگوریتم فرا ابتکاری ترکیبی برای حل یک مدل دو هدفه استوار جریان کارگاهی انعطاف‌پذیر دومرحله‌ای با خط مونتاژ اختصاصی تحت عدم‌قطعیت"، نشریه مدلسازی در مهندسی، دوره 15، شماره 50، پاییز 1396، صفحه 25-47.
 [22]           Coello, Carlos A. Coello, Gregorio Toscano Pulido, and M. Salazar Lechuga, "Handling multiple objectives with particle swarm optimization" , Evolutionary Computation, IEEE Transactions on 8, 2004, pp.256-279.Altiok,
 [23]           نصرال... مرعشی، "سیستم های زمان سنجی"، بصیر، چاپ اول، 1376.
[24]            Tayfur, and Benjamin Melamed, "Simulation modeling and analysis with Arena", Academic press, 2010.
 [25] Nelson, Barry L , John S, Carson, and Jerry Banks, "Discrete event system simulation",  Prentice hall, 2001.
[26]  علی لشگری، "تخمین هزینه های ماشین آلات و تجهیزات عملیات تولیدی در معادن روباز"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 1389.