基于价格和成本波动的金属露天矿生产计划优化研究

作     者：刘英音 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：顾清华

授予年度：2022年

学科分类：0202[经济学-应用经济学] 02[经济学] 020205[经济学-产业经济学] 

主      题：金属露天矿 生产计划 优化算法 实物期权 

摘      要：金属露天矿生产计划的科学编制是实现露天矿高效开采以及可持续发展的关键。露天矿生产计划涉及诸多不确定因素,而不确定性经济因素是生产计划不确定性的主要来源之一。采用传统的确定性的露天矿生产计划编制方法常会造成项目收益低、管理灵活性差的问题,并且由于露天矿块体数量庞大,导致了生产计划问题的数学模型求解难度较大。针对上述问题,本文分析了金属价格和成本波动对金属露天矿生产计划的影响,并提出基于价格和成本波动的金属露天矿生产计划问题模型及优化方法,对高效合理地安排露天矿开采以及可持续发展具有重要意义。本文研究主要包括以下部分:(1)金属露天矿生产计划中价格和成本的不确定性分析。通过算例分析明确金属价格和生产过程中涉及的成本为主要影响因素。其次,分析部分金属市场价格波动,发现影响金属价格波动的因素多,且价格波动幅度大、频率高,不易做到准确预测,并分析露天矿成本构成与成本波动性不强的特点。最后,针对价格和成本的不确定性提出相应处理思路。(2)价格和成本波动下的金属露天矿生产计划问题模型建立。为了体现金属价格和成本波动导致生产计划利润的变化,将目标函数设置为以块体状态、价格和成本为变量的随机整数规划模型。同时,为实现生产计划的管理灵活性,应用实物期权的扩大期权、缩小期权的思想,依据金属价格升高或降低来适当扩大或缩小生产能力的约束范围。(3)基于两阶段预处理的露天矿生产计划优化方法设计。首先,使用凝聚层次聚类算法减少块体数量,继而减少模型中变量以及约束的个数;其次,使用基础树算法明确块体之间的优先关系约束;最后,针对块体之间优先关系约束对粒子群算法进行改进,使用改进后的算法对生产计划进行优化,并通过算例验证算法的有效性。(4)价格和成本波动下的露天矿生产计划优化应用。首先收集矿山资料获取所需开采数据以及成本数据,同时收集钼金属历史价格数据,对数据进行预测和拟合预处理,再应用所提问题模型及求解方法优化生产计划。应用结果表明,所提问题模型及求解方法能有效提升露天矿生产计划项目收益,同时能够帮助企业对未来经济不确定性做出灵活性管理,有效降低项目风险。