الگوریتم ابتکاری
در نشریات گروه مهندسی معدن-
عملیات بارگیری و باربری در معادن روباز، به عنوان آخرین مرحله فرآیند استخراج در نظر گرفته می شود. برای انجام این عملیات، استفاده از سیستم شاول- کامیون به دلیل مزایای زیاد مانند انعطاف پذیری بالا، ارجحیت دارد. به دلیل هزینه های عملیاتی زیاد، مدیریت مناسب ناوگان و بهینه سازی در این بخش به طور قابل توجهی در اقتصاد پروژه موثر است. مساله تخصیص و گسیل کامیون، به ویژه در معادن بزرگ با نقاط بارگیری و تخلیه متعدد بسیار پیچیده است. با توجه به اندازه و پیچیدگی مساله، استفاده از روش های حل ریاضی به دلیل زمان حل بسیار زیاد که به استفاده از ابررایانه ها منجر می شود، توجیه پذیر نیست. برای رفع این کاستی ها می توان از الگوریتم های ابتکاری استفاده کرد. در این مقاله، یک الگوریتم ابتکاری در محیط نرم افزار MATLAB، برای حل مساله تخصیص و گسیل یک معدن واقعی توسعه داده شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، زمان اجرای الگوریتم ابتکاری 39 ثانیه محاسبه شده است. در نهایت حل همین مساله با یک مدل ریاضی موجود طی 24 ساعت، نشان دهنده برتری الگوریتم پیشنهادی نسبت به مدل سازی ریاضی است.
کلید واژگان: عملیات بارگیری و باربری، مساله تخصیص و گسیل، الگوریتم ابتکاریLoading and haulage operation in open pit mines is the last stage of the mining process. truck- shovel system, due to its many advantages including high flexibility, is preferred for this operation. Due to high operating costs, proper fleet management and optimization can significantly affect the project economics. Truck allocation and dispatching issue is a very complex problem, especially in large mines with numerous loading and dumping points. Because of the problem size and complexity, employing mathematical methods is not justified due to very high solution time which leads to employing super computers. To overcome the aforesaid shortcoming, heuristic algorithms can be applied. In this paper, in MATLAB environment, a heuristic algorithm was developed to solve allocation and dispatching problem of transportation fleet of a real mine. According to the obtained results, a running time of 39 seconds was computed for the heuristic algorithm. Finally, the same problem was solved with an available mathematical model with a running time of 24 hours which shows the superiority of the proposed algorithm over the mathematical modeling.
Keywords: Loading, haulage operation, Allocation, dispatching problem, Heuristic algorithm -
بهینه سازی محدوده نهایی معادن روباز یکی از مهم ترین بخش های طراحی در این معادن است. برای تعیین محدوده نهایی الگوریتم های مختلفی ارایه شده است که مهم ترین آنها الگوریتم لرچ و گروسمن (LG) است. هدف این روش ها تعیین محدوده نهایی با بیشینه سازی سود تنزیل نشده است. در مقابل، روش مناسب تر برای تعیین محدوده نهایی استفاده از ارزش خالص فعلی (NPV) به عنوان هدف بهینه سازی است. بر این اساس، در این پژوهش ابتدا مدل ریاضی غیرخطی این مسئله ارایه شده است. در ادامه با ارایه پیشنهادهایی تابع هدف ارایه شده در دو مرحله خطی سازی شده است که هر مرحله دارای تعداد متغیرهای کمتری نسبت به تابع هدف غیرخطی اصلی است. با توجه به این که تابع هدف غیرخطی اصلی و مراحل خطی سازی آن از نوع مسایل NP-Hard هستند، حل آنها از طریق روش های ریاضی بسیار زمان بر و مشکل است. بر این اساس برای حل این مدل ریاضی الگوریتم ابتکاری جدیدی توسعه داده شده است. این الگوریتم روشی مناسب و با سطح پیچیدگی کم را برای بیشینه سازی NPV در محدوده نهایی در زمانی مناسب و با دقت مناسبی پیشنهاد می دهد. نتایج به دست آمده از الگوریتم ارایه شده با چند الگوریتم ریاضی و ابتکاری مقایسه شده است. میزان تطابق ارزش محدوده دارای بالاترین NPV در الگوریتم ابتکاری با محدوده های الگوریتم های ریاضی و ابتکاری مشابه در مدل دوبعدی 7/93 درصد بود. همچنین در یک مدل بلوکی سه بعدی با نرخ بهره صفر، ارزش محدوده نهایی این الگوریتم با روش لرچ و گروسمن 55/98 درصد تطابق داشت.کلید واژگان: معدن روباز، محدوده نهایی، ارزش خالص فعلی، برنامه ریزی صفر و یکی، بهینه سازی، الگوریتم ابتکاریJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:10 Issue: 22, 2020, PP 1 -13SummaryThe aim of this paper is to present a new algorithm to determine ultimate pit outline and mining sequence simultaneously based on the maximization of the net present value (NPV). For this purpose, a nonlinear binary mathematical model was established and then a heuristic algorithm was developed to solve this NP-Hard problem. IntroductionThe ultimate pit limit is an important problem which is determined by maximization of undiscounted profit or NPV. The floating cone algorithm and its modified versions, Korobov algorithm, Lerchs-Grossman method and maximal flow algorithm were developed to generate ultimate pit limit based on the maximization of the undiscounted profit. Nevertheless, it is better to determine the pit outline based on the maximization of NPV. To achieve this goal some algorithms like Wang-Sevim, Latorre-Golosinski and Roman were established.Methodology and ApproachesThe binary and nonlinear mathematical model to determine the ultimate pit limit on the basis of maximizing NPV and a few suggestions for its linearization were presented. Afterwards, by defining the concepts of downward cone, positional weight and nearest ore index, a heuristic algorithm was developed to determine the ultimate pit limit and mining sequence all together.Results and ConclusionsThe algorithm was applied for 2D and 3D block models and the results showed that it is able to produce optimum outcome. Complexity of the algorithm is low and easy to use and as well as for education purpose. It is also able to consider variable slopes and grade-based constraints for production planning in the algorithm.Keywords: Open pit mine, Ultimate pit limit, Net Present Value, Binary Programming, Optimization, Heuristic algorithm
-
تعیین محدوده بهینه معادن روباز یکی از مهم ترین بخش های طراحی در این معادن است. در روش های فعلی، محدوده نهایی را با تعیین مرزی که در آن مجموع سود تنزیل نشده بلوک ها بیشترین مقدار است تعیین می کنند. با این وجود بهتر است که طراحی محدوده نهایی با حداکثرسازی ارزش خالص فعلی انجام گردد. بر این اساس، در این مقاله مدل ریاضی صفر و یکی و غیرخطی این مسئله و پیشنهادهایی برای خطی سازی آن ارائه شده است. همچنین با استفاده از مفاهیم زودترین و دیرترین زمان ممکن برای استخراج یک بلوک، پیشنهادهایی برای بهینه سازی اندازه بازه جستجوی زمان استخراج بلوک ها و کاهش تعداد متغیرهای تصمیم در این مدل ریاضی ارائه شده است. در ادامه با استفاده از مفاهیم مخروط معکوس، وزن مکانی و نیز زودترین زمان استخراج یک بلوک ماده معدنی، دو الگوریتم ابتکاری برای تعیین همزمان محدوده نهایی و ترتیب استخراج بلوک ها توسعه داده شده است. سپس برای یک مدل بلوکی دو بعدی و یک مدل بزرگ سه بعدی از این الگوریتم ها برای تعیین محدوده استفاده شد. در مدل بلوکی بزرگ سه بعدی میزان انطباق ارزش محدوده های این الگوریتم ها با مقدار بهینه حاصل از روش لرچ و گروسمن 95/97 و 43/99 درصد بود.کلید واژگان: مدل سازی ریاضی، برنامه ریزی صفر و یکی، بهینه سازی، محدوده نهایی معدن روباز، الگوریتم ابتکاریDetermination of the ultimate pit limit is one of the most important design in open pit mining. In the present methods, the final pit is determined based on the maximization of undiscounted profit. For this purpose, various mathematical, heuristic and meta- heuristic algorithms have been developed. Among these methods the most used one is the Lerchs-Grossman (LG) algorithm. It has been mentioned that it is better to design the ultimate pit based on the maximization of the net present value. In other words, the optimal arrangement of blocks and the final pit outline must be determined simultaneously. For that reason, in this paper the binary and nonlinear mathematical model of this problem and some suggestions for its linearization have been presented. In addition, in order to reduce the number of decision variables the concepts of the earliest and the latest possible time for extracting a block have been defined. In the following, with the use of downward cone and positional weight and the earliest extraction time of ore blocks, two heuristic algorithms have been developed for simultaneous determination of the final pit and blocks extraction sequence. At the end the results of these algorithms have been compared with the LG algorithm. The results show that these algorithms are capable to produce good result.Keywords: Mathematical modelling, Binary programming, Optimization, Ultimate pit limit, Heuristic algorithm
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.