Методы проектирования

Проектирование гидромеханизированного предприятия является творческим процессом, состоящим из решений различных технических, экономических и технико-экономических задач.
Наиболее сложными являются технико-экономические задачи, отличительной особенностью которых является множественность возможных решений. Все они отвечают техническим или технологическим требованиям заданных условий, но различаются по экономическим результатам. В связи с этим возникает необходимость подвергнуть экономической оценке результаты возможных решений и принять такое решение, которое в наибольшей степени отвечает заданным экономическим условиям, т. е. является оптимальным для данных условий.
Решение задач, возникающих при проектировании, обеспечивается комплексом апробированных на практике методов. В зависимости от источников получения необходимой информации методы проектирования можно разделить на следующие группы: использующие систему данных только проектируемого предприятия — I группа, других (другого) объектов — II группа и отраслевую (межотраслевую) информацию — III группа (рис. 4.1).
Методы проектирования на основе информации групп I, II
Методы проектирования рассматриваемых групп основаны на более полном и точном учете информации проектируемого и сравниваемого с ним предприятия.

Первоначальная оценка поступающей в распоряжение проектировщика геологической информации о месторождении полезного ископаемого — возможной сырьевой базы будущего горного предприятия — начинается с логических инженерных решений, в результате которых приближенно (оценочно) устанавливаются масштаб и технологические особенности производства. Когда возникает необходимость решения вопросов на более детальном уровне проектирования, этот метод может быть применен для формирования вариантов, исследование которых проводится уже другими, более точными методами и приемами. Кроме того, метод логических рассуждений используют для выбора наиболее подходящего метода исследования сложных вопросов.
Метод решения по аналогии с известными уже предприятиями может быть использован для определения технико-экономических показателей данного рудника.
Сущность этого метода заключается в том, что техникоэкономические показатели изучаемого месторождения условно принимаются аналогичными соответствующим показателям месторождения, проект разработки которого уже имеется. Этот метод применяется в тех случаях, когда нет достаточного количества исходных данных или нет времени для детального их изучения. Другими словами, его применяют для быстрой оценки месторождения на стадиях, если из-за небольшой достоверности исходных данных не может быть обеспечена большая точность.
Метод аналогии широко применяется при сравнении показателей вновь разработанного проекта с соответствующими показателями ранее составленного и апробированного (утвержденного) проекта. На практике нередко имеют место случаи, когда в задании на разработку проекта в качестве аналога указывается известный проект другого горнодобывающего предприятия с идентичными или близкими условиями строительства и эксплуатации. Это делается для того, чтобы можно было судить об уровне прогрессивности решений данного проекта по сравнению с аналогом.
Поскольку природные условия объектов весьма разнообразны и не бывает совершенно одинаковых месторождений, при использовании показателей проекта-аналога наиболее ответственным этапом является приведение их в сопоставимый вид. Это возможно при хорошем знании обоих проектов (вновь разрабатываемого и аналога) и известных закономерностей или зависимостей технико-экономических показателей от производственной мощности предприятия, гранулометрического состава горной массы, физико-механических свойств пород, обводненности месторождения и т. д.
Для изучения отдельных производственных процессов с внедрением нового оборудования и режима гидротранспорта и системы гидроотвалообразования проводят лабораторные исследования, промышленные и полупромышленные испытания. В некоторых случаях эти методы используют для уточнения имеющихся данных или получения дополнительной информации.
Внедрение рекомендаций научных исследований. Научные исследования могут охватывать вопросы проектирования одного предприятия или их группы по различным проблемам (пульпообразование, рыхление, намыв, вскрытие и системы разработки). Научные исследования, с нашей точки зрения, должны быть направлены на решение тех вопросов, которые не могут быть изучены проектировщиками из-за ограниченности времени и средств.
Метод промышленного экспериментирования. Применяется для уточнения неизученных вопросов технологии ведения горных работ, конструктивных, объемно-планировочных и других решений с целью установления технической возможности и экономической целесообразности осуществления мероприятий, не имеющих себе аналогов ни в отечественной, ни в мировой практике. Например, для уточнения особенностей ведения намывных работ обустройства нефтяных месторождений в условиях Западной Сибири с использованием самоходных сгустителей-грунтоукладчиков (СГУ) был создан опытный участок.
Опыт, приобретенный в период эксплуатации опытного участка намыва технического сооружения, позволил ОАО ФПК «Гидромехстрой» принять решение об изготовлении целого ряда СГУ.
Иногда эксперимент ставится в промышленных масштабах, когда нет времени на отработку новой техники и технологии в лабораторных или полупромышленных условиях. В этих случаях идут на определенный риск. Как правило, если этот риск подкреплен инженерным расчетом, он оправдан.
Аналитический и графоаналитический методы. Основу аналитического метода в горном деле составляет теоретическая предпосылка о наличии функциональной связи между искомым параметром и определяющими его факторами, выраженная в виде формулы (аналитического выражения).
Ввиду сложности изучаемых явлений при строительстве горных предприятий аналитический метод решения задач применяют: во-первых, когда число действующих и качественно определенных факторов ограничено, а влиянием неучтенных факторов можно пренебречь, доказав их несущественность; во-вторых, когда между искомой величиной и известными параметрами может быть установлена функциональная зависимость, выраженная формулой у = f(х), причем f(х) — функция непрерывная. Имея дело со стоимостными параметрами, решение задач чаще всего сводится к определению максимума или минимума функции.
Аналитический метод при проектировании гидромеханизированного горного предприятия применяют при расчете скорости движения гидросмеси в трубопроводах, обосновании выбора технологических параметров горных выемок, продолжительности строительства объекта и т. д.
Графоаналитический метод представляет сочетание приемов получения из графических данных информации для проектирования с аналитическими методами их трактовки. Этот метод наиболее часто используется при установлении режима добычных и вскрышных работ на карьере.
Методы моделирования. При проектировании процессов гидромеханизации используют, как правило, натурное и математическое моделирование. Натурное моделирование, или макетный метод проектирования, состоит в построении модели (макета) объекта проектирования в уменьшенном виде. Применение этого метода, несмотря на его большую стоимость, целесообразно, так как он позволяет сократить или совсем избежать грубых ошибок и уменьшить сроки проектирования.
Теория вероятностей и математическая статистика. С помощью этих методов устанавливают определенные закономерности и устойчивые признаки при характеристике качества полезного ископаемого, технологии, механизации и экономики горных работ, на основании чего получают их функциональные уравнения. Этот метод применяют при использовании как информации проектируемого предприятия (обработка данных), так и данных по группе других предприятий с аналогичными признаками (например, при определении удельных экономических показателей в зависимости от производственной мощности предприятий).
Технико-экономическое сравнение конкурирующих вариантов. В поисках наилучшего проектного решения исследуется несколько возможных (конкурентоспособных) вариантов. При этом необходимо, чтобы условия, в которых эти варианты рассматриваются, были сопоставимы (одинаковы). В относительно несложных случаях сравнение вариантов и выбор наилучшего из них осуществляются по техническим факторам, без расчета экономических показателей. В более сложных условиях варианты сравнивают не только по техническим, но и по экономическим показателям, для чего, как правило, требуется больше затрат времени и труда, что ограничивает число рассматриваемых вариантов (не более 3-х).
Несмотря на большую трудоемкость, метод вариантов является наиболее распространенным и надежным методом проектирования. При использовании этого метода задача сводится к правильной формулировке вариантов, позволяющих выявить существенные преимущества и недостатки этих вариантов по сравнению с другими и ограничить их число.
Обычно в практике горного проектирования метод вариантов используется при выборе способа разработки месторождения, определении оптимальной производственной мощности предприятия, очередности (порядка) отработки месторождения и рациональной технологической схемы производства горных работ. При этом не исключено, что наилучший вариант не был включен в число сравниваемых вариантов.
Методы проектирования на основе отраслевой информации
Отраслевая информация позволяет получать представление о всех и каждом предприятии рассматриваемой отрасли, выявлять определенные закономерности развития производства и на их основе создавать директивные материалы и научно обоснованные нормативы, направленные на улучшение проектного дела, унификацию и типизацию проектных решений.
Часто проектирование оторвано (опережает) по времени от реализации своих решений на несколько лет (иногда этот разрыв достигает 10—15 лет). Естественно, что при таком положении недостаточно ориентироваться на современный технический уровень. Желательно, основываясь на достигнутом уровне, прогнозировать дальнейшее развитие производства с учетом совершенствования технических и организационных решений и их экономической эффективности.
Проектировщики должны учитывать поступательное движение производства в своих проектах. На основе прогноза развития науки, техники и технологии они разрабатывают конкретные рекомендации по вероятным направлениям технического прогресса, которые позволят использовать в проектах наиболее передовые решения.
Обобщение передового опыта основывается на широком использовании логических приемов — сравнения, анализа и синтеза данных предприятий одной или нескольких отраслей с аналогичным производством. Например, опыт работы предприятий ОАО ФПК «Гидромехстрой» по внедрению микроэкономических методов управления производством и применение на объектах ЗАО «Компания «Трансгидромеханизация» спутниковых геодезических приборов для предпроектных изысканий, разметки на строительной площадке и привязки объекта к местности является хорошей школой передового опыта совершенствования организации и технологии работ для проектирования и эксплуатации предприятий не только указанных объединений, но и других отраслей промышленности.
Метод экспертной оценки основан на индивидуальных качествах высококвалифицированных специалистов, обладающих интуицией и хорошо знающих производство на ведущих предприятиях отрасли и в целом всю отрасль, а также на творческих особенностях коллективного обсуждения. Этот метод используется на всех этапах проектирования, согласования и утверждения проекта.