矿业系统工程的发展与展望

矿业系统工程的发展与展望

摘要：矿业系统工程是近 40年来矿业工程学科与系统工程学科相结合而形成的

一个新的学科分支。讨论了矿业系统工程在国内外的历史发展 , 以及近年研究领

域的拓展现状。本文介绍了若干重要领域的发展现状，最后对矿业系统工程的发

展前景进行展望。

关键词：矿业系统工程；发展趋势；前景展望

1.引言

矿业系统工程是矿业工程学科与系统工程学科相结合而形成的一个新的学科

分支。矿业工程与系统工程的结合, 是从50年代将运筹学应用于采矿业的研究起

始的。随着计算机技术的迅速发展, 60年代将运筹学原理与计算机技术综合应用

于矿业研究的一批成果涌现出来, 使矿业系统工程作为一个新的学科分支逐渐形成。经历近40年的蓬勃发展, 矿业系统工程已成为系统工程在各行各业中开展较

为充分的一大分支。在基本的发展应用中,实现自身的发展实现和应用,并遵循实

际的发展应用中在未来建设中的整体发展趋向,实现系统化的有效提升,并在时代

的发展下完善自身系统的科学合理性。

2.矿业系统工程概述

矿业系统工程是具有综合性的一门新兴学科,具体而言,系统工程是一门在组

织管理方面进行管理的技术。单纯地就矿业业务系统来看,矿业系统是其具体的研

究对象,进而开展合理有效的规划、设计、研究、制造和使用以及试验,并通过具

体的应用将整体性的系统进行涉及和分析以及控制。矿业系统工程中具有和矿业

发展相关的多个系统,可以概括到矿山管理和采矿工程以及矿业经济系统等多方面

展开有效性的管理和研究,并实现该系统工程和矿业工程的有效结合,以为采矿业

的发展提供有效的研究依据。就20世纪60年代的计算机发展来看,处于发展前期的计算机技术呈现快速发展的整体趋向,并实现了在基本原理中的应用中和计算机

技术的有效结合,实现整体技术的综合性发展和应用,实现更加快速的发展途径和

成果研究。而今,在历经近半个世纪的发展中,矿业系统工程已经成为全新发展中

的全新的学科分支和技能研究,使得其本身逐渐发展成熟和完善。

3.矿业系统工程的发展现状

矿业系统工程结合了采矿学和系统工程学，所以其一方面必须遵循采矿工程的内

在规律，努力优化采矿系统。此外，它还必须紧跟计算机技术和现代数学的进展，以使采矿理论与技术得到不断地改进和优化。

3.1多项目合作，大系统开发

矿业系统工程的特点除了多学科和多技术之外，表现在系统结构上，矿业系

统工程还具有多层次和多环节的特点。在矿业系统工程的运作中，需要从过去的

单项优化转化为总体上的全局优化。目前，在矿业系统工程中，人们已经扩大自

己的研究视野，把研究的目标投向更高层次、更广范围以及更大系统的对象。尤

其是近年来，开发矿山决策支持系统更是已经受到采矿工作者的重视，大系统、

巨系统以及系统动力学等宏观的研究手段已经日益展开，为矿业工程助力。

3.2运用新科学，采用新技术

科学技术在不断发展，矿业系统工程作为几个学科的结合自然也应随着其它

学科的发展而不断发展，并从中不断地汲取营养，实现系统的最及时的最优化。

例如前一阶段，在采矿系统工程中，人工模糊数学就颇受青睐。而近年来，各种

新科学、新技术的发展更使得多种新技术在矿业系统得以迅速应用，如GPS即全球定位系统、GIS即地理信息系统、RS即遥感技术以及虚拟现实技术等。汲取了这些新学科、新技术的营养，采矿系统工程一定会更加快速地迈上新的台阶。3.3跨学科配合，多方法研究

矿业系统工程既然是两种学科的结合，所以其决策以及施行常常不仅仅依靠某单一学科的某一种方法。比如露天矿的电铲——卡车的调度，它的硬件和软件都涉及到多个学科、多种技术，其中硬件包括无线通讯、计算机和GPS等，软件也包括多种学科和技术的应用，如线性规划、测量平差以及动态数据的处理等。这些项目涉及到计算机、数学等多种学科。解决综合性工程课题时采用综合性的研究方法正现代系统工程中矿业系统工程特点的反映。

3.4大量使用优化技术

矿业系统工程发展的早期，在获得采矿问题最优解时往往利用运筹学方法，然而这样的方法也有一定的弊端，即正常的采矿的工艺技术要求常常被偏离了。而如今，CAD 技术出现了，利用CAD 技术人们可以不再利用传统的设计方法，而可以运用计算机实现采矿技术的优化.但这种方式也有弊端，那就是忽视了优化的目标。如何实现两种方式的优势互补，人——机自动化程度的交互作用可以有效实现这个目的，即实现决策的优化。目前的趋势正是基于这样的基础尽可能提高作业的水平。以采剥计划的编制为例。在人——机自动化程度的交互作用下，不妨先安排矿山的长期采剥计划，安排时采用数学规划进行，安排好了长期计划，就在这个计划的指导下采用 CAD 技术编制短期采剥计划。人机交互模式保证了决策的总体优化，而且具体作业的可操作性也得到了大大提高。

4.矿业系统工程的前景展望

4.1 实现采矿工程的实践与理论相结合

就未来的发展趋势来看,矿业系统工程的研究成果在朝着现代商业性地现代化建设发展方向运行,以在当前的经济发展环境下能够更好地实现矿业领域各项产品的应用和推广,而且在当前社会发展推动下快速发展的计算机技术支撑下,使得越来越多先进的理论研究和软件开发在各方面的应用更加侧重于对用户的方便和快捷,这表明在未来的发展中,矿业系统化的发展3.5 实现优化方法的合理建设在矿业系统工程的发展应用中,将非严格的优化方法实现有效的应用,如系统模拟和计算机辅助设计等以及具有最优化的数学性质的非严格优化法,并在实现二者有效结合的基础上,将决策论和图论以及数学规划等严格优化方法,得到有效的结合,实现最优化的扬长避短,并成为未来矿业系统工程的发展趋势。

已经趋向于对用户的整体性和现代化服务。就矿业系统工程的整体发展而言,因为在我国长久发展的传统化限制,使得在具体运行中还是存在着同现代化的发展要求所不相适应的环节,这就需要对具体的运行环境有明确的认知,然后针对性地进行问题分析和策略解决,并在全新技术和理论的支持下寻找实践研究活动的突破点,强化实践活动同相关理论的有效结合。

4.2 计算机技术的影响力不断增强

就矿业系统的整体发展而言,计算机技术在其行业内的应用已经快接近半个世纪的时间,就这样的整体形势而言,可以清楚矿业系统工程未来的发展趋向必然离不开计算机技术的应用。而且,近年来,随着计算机技术的迅猛发展,实现矿业系统中计算机技术的应用,能够使其整体性的广度和宽度得到持续的增强,完善整体性的系统发展。

4.3实现学科化的有效结合