基于模塊化理論煤礦高效輔助運(yùn)輸系統(tǒng)研究

王德龍

摘? 要：模塊化技術(shù)及其應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)展，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本文通過闡釋“模塊化”的本質(zhì)含義及特征，結(jié)合煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的特征，文章認(rèn)為將模塊化理念引入煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：模塊化;煤礦輔助運(yùn)輸;效率;平臺(tái)化

“模塊化”這一概念最早是由赫爾伯特·西蒙在1962年提出。模塊化最初僅應(yīng)用于技術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域[1]。其后很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)“模塊化”的概念并沒有受到人們的重視，直到20世紀(jì)80年代IBM360電腦的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)用模塊化方法，取得了空前成功，才引起經(jīng)濟(jì)學(xué)界、管理學(xué)界的廣泛關(guān)注。如今，模塊化的思想已經(jīng)形成了巨大的沖擊力，越來越多的產(chǎn)業(yè)開始探索本產(chǎn)業(yè)的“模塊化之路”。不僅制造業(yè)顯現(xiàn)出模塊化的趨勢(shì)。服務(wù)業(yè)也出現(xiàn)了模塊化的浪潮。作為煤礦重要生產(chǎn)系統(tǒng)之一的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著礦井除煤炭運(yùn)輸以外，人員、材料、設(shè)備和矸石等各種運(yùn)輸任務(wù)，是一個(gè)及其復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)，多生產(chǎn)要素投入，多運(yùn)輸產(chǎn)品產(chǎn)出構(gòu)成了基本技術(shù)特征。它的高時(shí)效性要求各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)必須緊密鏈接。在這樣一個(gè)生產(chǎn)過程相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)中，能否組織形成模塊化的思維，構(gòu)建模塊化的運(yùn)輸模式？

一、“模塊化”的定義及特征

模塊化可分為狹義模塊化與廣義模塊化，狹義模塊化指由模塊組合成的模塊化產(chǎn)品。廣義的模塊化是一切由典型的通用單元組合成的事物。隨著模塊化應(yīng)用的發(fā)展，更多的學(xué)者將模塊化理論作為一種新的方法論。研究顯示：模塊化從最初作為一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，逐步向系統(tǒng)研究方法論角度轉(zhuǎn)變，模塊化提供了一種思想，借助這種思想，我們可以將其應(yīng)用于許多領(lǐng)域的研究。

在模塊化系統(tǒng)中的模塊主要具有以下特征：第一，模塊是可組合的獨(dú)立單元。這里有兩個(gè)關(guān)鍵詞，一是獨(dú)立;另一個(gè)是可組合。模塊是系統(tǒng)的組成部分。模塊可以組合成新系統(tǒng)，也可以從系統(tǒng)中分離、拆卸和更換。不能從系統(tǒng)中分離出來的單元，不能算是真正的模塊。第二，模塊具有確定的功能?！澳K”并不是一個(gè)不能再細(xì)分的簡(jiǎn)單生產(chǎn)環(huán)節(jié)。而是一種半獨(dú)立性的、半自律性的子系統(tǒng)。第三，模塊是一種“標(biāo)準(zhǔn)”的單元。第四，模塊具有能夠組合成系統(tǒng)的接口。

二、構(gòu)建“模塊化”的可行性

（一）構(gòu)建模塊化結(jié)構(gòu)將有助于提高煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸效率。眾所周知，輔助運(yùn)輸是礦井各生產(chǎn)系統(tǒng)中最為復(fù)雜的環(huán)節(jié)。而模塊化是解決復(fù)雜系統(tǒng)問題的一種行之有效的方法。煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)是一個(gè)由機(jī)車、車輛、物料、人員等要素組成的一個(gè)龐大系統(tǒng)，具有開放性、非線性、隨機(jī)性及隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化等基本特征。在煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)部，單一作業(yè)模塊內(nèi)或多種作業(yè)間的關(guān)系復(fù)雜。組成較長(zhǎng)的生產(chǎn)鏈條。按運(yùn)輸方式分，煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)可分為斜井提升運(yùn)輸、立井提升運(yùn)輸、平巷運(yùn)輸與采區(qū)運(yùn)輸，它們可全部或部分擔(dān)當(dāng)整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)、一道工序。既相互獨(dú)立，又相互關(guān)聯(lián)。為運(yùn)輸人員、物料提供相應(yīng)的服務(wù)。按運(yùn)輸工具分，煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)可分為軌道輔助運(yùn)輸和無軌輔助運(yùn)輸兩種。軌道輔助運(yùn)輸以鋪設(shè)雙軌或懸吊單軌為主要特征，采用架線電力、防爆柴油機(jī)、蓄電池和鋼絲繩為牽引動(dòng)力;而無軌輔助運(yùn)輸則以膠輪或履帶為行走機(jī)構(gòu)，采用防爆柴油機(jī)、蓄電池等為牽引動(dòng)力。采用何種運(yùn)輸方式與運(yùn)輸工具直接決定著煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的整體效率。

（二）構(gòu)建模塊化結(jié)構(gòu)將有助于提高煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。與其他生產(chǎn)系統(tǒng)相比，煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)具有特殊性，主要表現(xiàn)在：（1）運(yùn)輸線路隨工作地點(diǎn)的伸縮或遷移而經(jīng)常變化;（2）運(yùn)輸線路水平或傾斜互相交錯(cuò)連接;（3）工作地點(diǎn)分散，運(yùn)輸線路復(fù)雜，運(yùn)輸環(huán)節(jié)多;（4）待運(yùn)物料品種繁多，形狀各異;（5）井下巷道空間受限制，并有瓦斯和煤塵等爆炸性物質(zhì)，需用防爆凈化設(shè)備。煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的特殊性使得輔助運(yùn)輸生產(chǎn)過程更需要擁有有效的協(xié)調(diào)機(jī)制，通過建立有效的協(xié)調(diào)機(jī)制，拉動(dòng)機(jī)車、車輛、物料、人員等生產(chǎn)要素緊密有序銜接，減少整個(gè)系統(tǒng)中的無效環(huán)節(jié)、提高運(yùn)輸效率[2]。

（三）模塊化可以有效降低煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中的不確定性。煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)在作業(yè)過程會(huì)遇到環(huán)境不確定性、生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜導(dǎo)致的不確定性等諸多不確定性。與生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜導(dǎo)致的不確定性不同，作業(yè)環(huán)境的不確定性往往是系統(tǒng)本身難以控制的。煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜導(dǎo)致的不確定性具體是指：在進(jìn)行輔助運(yùn)輸過程中，機(jī)車、車輛、物料、人員等多要素、多工種相互配合作業(yè)，每一工種作業(yè)又分解為若干操作，單一作業(yè)內(nèi)部或多種作業(yè)間的關(guān)系復(fù)雜，組成的生產(chǎn)鏈條較長(zhǎng)，復(fù)雜的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中任何一點(diǎn)產(chǎn)生的不確定性都有可能打亂原定計(jì)劃的運(yùn)輸生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)過程產(chǎn)生不利影響。

模塊化結(jié)構(gòu)在明晰各模塊在系統(tǒng)中的地位、作用和功能信息的基礎(chǔ)上，形成標(biāo)準(zhǔn)化的“接口”信息。這些標(biāo)準(zhǔn)化的“接口”實(shí)際上是系統(tǒng)對(duì)各模塊輸出數(shù)據(jù)的質(zhì)量、數(shù)量提出可量化的具體要求，有助于敦促各模塊主動(dòng)消除模塊內(nèi)部生產(chǎn)過程中的不確定性。通過構(gòu)建模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)可以將系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分解到各個(gè)模塊中，從而降低了生產(chǎn)過程不確定性對(duì)系統(tǒng)整體的影響，將損害程度降到最低。在一定程度上可以緩解由于輔助運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜性導(dǎo)致的不確定性。

（四）模塊化可以有效提高煤礦輔助運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行效費(fèi)比。煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)是個(gè)比較復(fù)雜的問題。一個(gè)大型礦井，既有綜采綜掘，也有日常的人員材料和矸石等的運(yùn)輸，還有綜采設(shè)備的搬家，物料運(yùn)輸量異常龐大;同時(shí)隨著近幾年煤礦開采裝備的升級(jí)改造，新投入設(shè)備的噸位及體積較以前都有大幅提高，尤其是“三超”（超長(zhǎng)、超高、超寬）設(shè)備的運(yùn)輸給輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：每件“三超”設(shè)備由于形狀各異，使用普通礦車是無法進(jìn)行運(yùn)輸?shù)模荒茚槍?duì)每件“三超”設(shè)備對(duì)礦車進(jìn)行相應(yīng)改造，來滿足設(shè)備的運(yùn)輸要求，而且在運(yùn)輸過程中，由于改造礦車安全因素及支撐結(jié)構(gòu)的不確定性，導(dǎo)致“三超”設(shè)備在運(yùn)輸過程中的運(yùn)輸效率及安全性降低，影響到輔助運(yùn)輸?shù)恼w效費(fèi)比的提高。

要實(shí)現(xiàn)礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的低成本、高效能安全運(yùn)行，就必需通盤考慮，全面規(guī)劃，爭(zhēng)取從供料到用料地點(diǎn)盡量采用連續(xù)直達(dá)運(yùn)輸，力求減少中途轉(zhuǎn)載和停頓。由于模塊具有不同的組合可以配置生成多樣化的滿足用戶需求的產(chǎn)品的特點(diǎn)，同時(shí)模塊又具有標(biāo)準(zhǔn)的幾何連接接口，基于模塊化理念的模塊化平臺(tái)設(shè)計(jì)可以有效解決輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中超量運(yùn)輸及“三超”設(shè)備的運(yùn)輸難題，通過對(duì)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)與運(yùn)輸產(chǎn)品的全面規(guī)劃，將不同的運(yùn)輸對(duì)象進(jìn)行分類，并通過模塊化運(yùn)輸平臺(tái)的配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同運(yùn)輸對(duì)象的全面覆蓋。模塊化運(yùn)輸平臺(tái)設(shè)計(jì)不是面向單個(gè)的運(yùn)輸對(duì)象，而是面向整個(gè)系統(tǒng)。它的設(shè)計(jì)模式可用下式表達(dá)：

專用運(yùn)輸工具（車輛）=通用模塊平臺(tái)（不變部分）+準(zhǔn)通用模塊（改型部分）+專用模塊（針對(duì)運(yùn)輸對(duì)象的新設(shè)計(jì)部分） 模塊化運(yùn)輸平臺(tái)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是基于已建立的通用模塊系列，資源共享、繼承性強(qiáng)，可減少低層次的重復(fù)勞動(dòng);設(shè)備由通用模塊運(yùn)輸平臺(tái)組成，設(shè)備構(gòu)成具有柔性，對(duì)變化的需求可作出快速反應(yīng);模塊運(yùn)輸平臺(tái)可以經(jīng)反復(fù)使用、優(yōu)化，安全性強(qiáng)，可靠性高;模塊化運(yùn)輸平臺(tái)的通用化、系列化程度高，可大幅提高輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的效費(fèi)比，降低全流程運(yùn)行成本。

總結(jié)：隨著我國(guó)煤礦生產(chǎn)技術(shù)裝備的改善和提高，煤礦采掘現(xiàn)代化程度有了迅猛的發(fā)展，我國(guó)煤礦的采掘現(xiàn)代化程度已經(jīng)比較高了，從目前形勢(shì)出發(fā)，我國(guó)煤礦要想進(jìn)一步挖掘自身的潛力，降低成本，提高勞動(dòng)效率。只有不斷提高輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的模塊化理念，這是大幅提高礦井全員效率，降低煤炭生產(chǎn)成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最好方式。

參考文獻(xiàn)：

[1] 青木呂彥，安藤晴焉.模塊時(shí)代：新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)[M].上海：上海遠(yuǎn)東出版豐七，2003.

[2] 顧良豐，許慶瑞.產(chǎn)品模塊化與企業(yè)技術(shù)及其創(chuàng)新的戰(zhàn)略管理[J].研究與發(fā)展管理，2006（02）.