w KGHM Polska Miedź SA
4. Zastosowanie nowoczesnych metod komputerowych do planowania produkcji
Metoda obliczania parametrów urobku i masy składników współwystępujących w pię-cioletnim okresie obowiązywania planu produkcji zakłada wykorzystanie dostępnych w KGHM Polska Miedź SA różnorodnych źródeł danych oraz narzędzi IT wdrożonych w obszarach geologii, miernictwa oraz technologii górniczej (rys. 5). Źródła danych stanowią:
Baza Danych Geologicznych (BDG) – relacyjna baza danych, w której przecho-wywane są dane z opróbowania złoża, pozyskiwane zarówno podczas bieżącej produkcji górniczej (próbki pobrane w wyrobiskach górniczych), jak i uzyskane w trakcie rozpoznawania złoża otworami z powierzchni terenu.
Centralny Zasób Danych Przestrzennych (CZDP) – dawniej Centralny Zasób Ma-powy, stanowi platformę przetwarzania, udostępniania i archiwizacji danych prze-strzennych, m.in. w postaci map numerycznych. Należy do nich część graficzna pięcioletniego planu produkcji zakładów górniczych, sporządzana w oprogramo-waniu Bentley Microstation.
Jako narzędzia służące do przetwarzania danych wykorzystane zostały:
Datamine Studio RM – oprogramowanie do modelowania geologicznego 3D, cha-rakteryzujące się bogatą funkcjonalnością w zakresie przetwarzania danych uzy-skanych podczas opróbowania złoża.
Surfer 14 – oprogramowanie służące do szacowania parametrów złoża w węzłach siatki interpolacyjnej oraz sporządzania map izoliniowych parametrów geologicz-nych.
Feature Manipulation Engine (FME) – oprogramowanie typu ETL (Extract, Trans-form and Load) oferujące różnorodne możliwości odczytu, transTrans-formacji oraz przetwarzania danych przestrzennych i opisowych.
Dane geologiczne, zapisane w BDG zostały poddane procesom przetwarzania przy użyciu oprogramowania Datamine. Dla każdego z analizowanych związków chemicz-nych/pierwiastków przeprowadzono następujące operacje:
usunięcie ze zbioru danych próbek, dla których pomiar zawartości danego związ-ku/pierwiastka nie został wykonany;
identyfikacja oraz eliminacja błędnych wartości;
uśrednienie zawartości w granicach głównych typów litologicznych rud (piaskow-ce, łupki, dolomity);
obliczenie zasobności składnika – Q [kg/m2] dla każdego profilu geologicznego obecnego w zbiorze danych w obrębie głównych typów litologicznych, z ograni-czeniem miąższości złoża do maksymalnej wysokości furty równej 3 m.
Powyższe operacje oprogramowano w formie makro (zestaw poleceń wewnętrznych oprogramowania Datamine) w celu automatyzacji przetwarzania danych. Wynikiem są pliki w formacie Excel z obliczoną zasobnością Q [kg/m2] w punktach opróbowania dla każdego z głównych wydzieleń litologicznych. Uzyskane pliki stanowią dane wsadowe
Rysunek 5.
Diagram przedstawiający kolejne kroki przetwarzania danych zrealizowanych w procesie szacowania parametrów składników współwystępujących na potrzeby planów produkcji zakładów górniczych KGHM Polska Miedź SA
do dalszego przetwarzania przy użyciu oprogramowania Surfer. Dla każdego związku chemicznego/pierwiastka wykonywana jest interpolacja parametru zasobności Q [kg/m2] w siatce punktowej o wymiarach 40 × 40 m metodą odwrotnych odległości do kwadratu.
Proces ten realizowany jest przez skrypt napisany bezpośrednio w oprogramowaniu, któ-rego zadaniem jest automatyzacja omawianego procesu. Odbywa się on bez konieczno-ści manualnego wywoływania poleceń w programie. Efektem przetwarzania są pliki typu GRID, które stanowią nośnik informacji o prognozowanej zasobności składnika w prze-strzeni złoża. Efektem dodatkowym jest możliwość prezentacji rozkładu przestrzennego zasobności Q [kg/m2] w formie map izoliniowych. Mogą one zostać wykorzystane w pro-cesie weryfikacji pozyskanych wyników, jak również w szczegółowej analizie rozkładu przestrzennego konkretnych składników chemicznych.
Do dalszej pracy wykorzystane zostało oprogramowanie FME, które udostępnia funkcjonalności zaawansowanego przetwarzania danych przestrzennych. Opracowany w środowisku FME schemat przetwarzania dokonuje agregacji węzłów GRID, ze ścisłym uwzględnieniem lokalizacji planowanych robót górniczych (odczytanych z części gra-ficznej planu produkcji). Wynikiem przetwarzania są pliki w formacie Excel zawierające dane o zasobności składników chemicznych w złożu w podziale na typy litologiczne oraz przedziały czasowe (lata i kwartały) określone w obowiązującym planie produkcji dla zakładu górniczego. Cały proces realizowany po stronie oprogramowania FME wymaga od operatora tylko wskazania plików wejściowych. Obliczenia oraz konwersja danych i zapis wyników w wybranych formatach danych realizowane są już bezpośrednio przez silnik programu w sposób automatyczny. Ostatni etap stanowi przeniesienie otrzymanych wartości do przygotowanego szablonu Excel. Uwzględniając projektowaną powierzchnię odkrytego stropu obliczane są masy poszczególnych składników chemicznych oraz ich zawartość w całkowitej masie urobku planowanego do wydobycia.
Podsumowanie
Stała informatyzacja przedsiębiorstw górniczych zarówno w zakresie przechowywania danych, jak i narzędzi do ich przetwarzania, daje nowe, nieporównywalne do wcześniej-szych możliwości prowadzenia analiz i prezentacji danych. Szczególnie odczuwalne jest to w przypadku złożonych problemów wymagających powiązania ze sobą wielu zmien-nych i dazmien-nych pochodzących z kilku źródeł, jak również w przypadku, gdy analizie mają być poddane bardzo duże zbiory danych. Rozsądne wykorzystanie potencjału, jaki dają współczesne narzędzia informatyczne oraz nowoczesne metody komputerowe, umożliwia realizację zadań wcześniej niemożliwych do wykonania w skończonym czasie czy przy ograniczonych zasobach. Dobrze zdefiniowana potrzeba, dbałość o jakość danych oraz ich strukturyzację i poprawne wykorzystanie pełnego środowiska informatycznego (w sensie integracji wielu rozwiązań IT) może przyczynić się do osiągania wielu korzyści.
Opisana metoda szacowania udziałów poszczególnych składników w urobku zosta-ła opracowana w 2019 roku w Departamencie Gospodarki Zasobami KGHM Polska Miedź SA. Autorzy metody dla zobrazowania jej przydatności w niniejszym rozdziale posłużyli się jedynie kilkoma przykładami pierwiastków i związków chemicznych wystę-pujących w rudach miedzi eksploatowanych ze złóż na monoklinie przedsudeckiej. Opisy-wane w tekście składniki (Pb, Corg, Al2O3) znalazły się w grupie istotnych parametrów słu-żących do optymalnego sterowania wielostadialnym procesem produkcji metali w KGHM Polska Miedź SA. Opracowanie metody obliczania zasobności i masy poszczególnych składowych urobku jest odpowiedzią na zapotrzebowanie wyrażone przez oddziały Spółki w celu realizacji ich zadań. Sposoby szacowania parametrów urobku na podstawie składu mineralnego i chemicznego, stosowane przed opracowaniem metody opisanej w artykule, nie dawały możliwości uzyskania wiedzy na temat tak szerokiego spektrum pierwiastków i związków chemicznych. Dokładność szacowania ilości Pb była dotąd obarczona znaczną niepewnością, natomiast udział węgla organicznego, tlenku glinu oraz kilkunastu innych składników szacowano jedynie na podstawie trendu z lat poprzednich.
Skuteczność opracowanej metody zostanie zweryfikowana w najbliższych latach w trakcie realizacji sporządzonych planów produkcji. Pamiętać jednak należy, iż na do-kładność planowania parametrów geologicznych, stanowiących podstawę do sporządze-nia precyzyjnego planu produkcji górniczo-hutniczej, wpływa wiele czynników. W opisy-wanych przykładach niebagatelne znaczenie mają gęstość sieci opróbowania, miąższość interwałów poszczególnych fragmentów opróbowanych profili oraz ich ewentualna koma-sacja. Każdy z zaprezentowanych składników chemicznych charakteryzuje się inną do-kładnością opróbowania, co pozwoli autorom metody na precyzyjną analizę uzyskanych wyników obliczeń i wskazanie wpływu jakości danych podstawowych na dokładność sza-cowania parametrów geochemicznych nadawy.
Literatura
Instrukcja opróbowania złoża rud miedzi i oznaczania składników towarzyszących w KGHM Polska Miedź SA, Lubin 2011.
Kaczmarek i in. 2014 – Kaczmarek W., Rożek R., Mrzygłód M. i Jasiński W. 2014. Litologia szczegółowa w Bazie Danych Geologicznych KGHM Polska Miedź SA. Górnictwo Odkrywkowe 3, s. 86–91.
Kotarska i in. 2007 – Kotarska I., Dębkowski R., Mazurkiewicz M., Szafran A., Mizera A. i Szczap J. 2007. Gospo-darowanie odpadami przemysłowymi. [W:] Monografia KGHM Polska Miedź SA, s. 1002–1035.
Pluciński i in. 2007 – Pluciński S., Cis W., Gargul J., Olewiński L., Wroński W., Zakrzewski J., Garycki L., Wal-kowiak T., Gagat Z., Litwinionek K. i Słomka M. 2007. Technologie odzysku metali towarzyszących. [W:]
Monografia KGHM Polska Miedź SA, s. 799–833.
Spalińska i in. 2007 – Spalińska B., Stec R. i Sztaba K. 2007. Miejsce i rola przeróbki w kompleksie technologicz-nym KGHM Polska Miedź SA. [W:] Monografia KGHM Polska Miedź SA, s. 464–472.