基于系统动力学的煤矿生产能力系统协同性理论研究

孙丹

摘要：煤矿生产能力系统是一个复杂系统，各子系统内部及子系统之间因果关系复杂，单纯用数学方法难以进行准确描述，所以适合采用半定性、半定量或定性的方法研究。本文通过煤矿生产能力系统的分析、概括研究，划分出明确的系统界限，为进一步使用系统动力学（SD）构建煤矿生产能力系统模型奠定了理论基础。

关键词：煤矿生产能力；煤矿生产能力系统；协同度；系统动力学

中图分类号：TD67 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2017）001-000-01

2012年开始，煤炭行业由10年“黄金期”进入了“寒冬期”，行业整体发展形势较为严峻，一方面受到国家宏观政策的影响，另一方面也受到世界煤炭市场因素的制约，且产能过剩现象严重，影响了我国经济发展的质量和速度。2016年2月1日，国务院发布《关于煤炭行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》，对供给侧改革提出了明确的目标和立体化的解决方案。该文指出，要从2016年开始，用3至5年的时间，再退出产能5亿吨左右、减量重组5亿吨左右；支持煤炭行业通过产能退出、减量重组和行业转型的方式实现化解过剩产能、市场供需基本平衡、产业结构优化、转型升级的目标。要有效解决这些问题，就要从整体上分析煤炭产业的体系构成，用系统、科学的方法研究。

一、SD研究煤矿生产能力系统协同性的优劣分析

1.SD研究煤矿生产能力系统协同性优势分析

煤矿生产能力系统是煤炭产业的基础性系统，且是一种具有多变量、多回路和非线性的反馈系统，各子系统内部及子系统之间因果关系复杂，内部运行机理复杂，目前尚未有明确的函数关系加以表达，因此需要用动态的长期的观点研究。而系统动力学正是一门研究系统反馈结构与行为的学科，多用来处理定性与定量相互结合，数据难以获取或获取不足的社会系统问题。系统动力学模型是一种因果机理性模型，它强调系统行为主要是由系统内部的机制决定的，擅长处理长期性和周期性的问题；在数据不足时，以反馈环为基础依然可以做一些研究。

2.SD研究煤矿生产能力系统协同性劣势分析

系统动力学模型是一种直接反映因果机制的模型，它不以准确估计系统参数为目的，因此某些参量难以量化，还是需要用调查假设和定性分析（这类参数主要是一些辅助变量的表函数）的方法来研究，在一定程度上可能影响结果的准确度，还需要结合其他的方法进行量化和分析。

二、概念及边界界定

1.协同度的界定

协同论认为，系统走向有序的机理不在于系统现状的平衡或不平衡，也不在于系统距平衡态有多远，关键在于系统内部各子系统间相互关联的“相互作用”，它左右着系统相变特征和规律，协调度正是这种系统作用的量度。协调度是指系统之间或系统要素之间在发展过程中和谐一致的程度，描述了系统内部各要素或子系统间协调状况的好坏，体现系统由无序走向有序的趋势。

2.系统边界的界定

煤矿生产能力系统是一个动态复杂反馈系统，它与人、物和环境等有着密切的关系。同时这些因素之间也相互影响，构成因果關系。其中人包括人员数量、受教育水平和工作效率等。物包括机械设备及设施投入量、物料的供应流通水平和机械设备及设备维修率等。环境包括产业发展速度、国家政策等。

三、煤矿生产能力系统框架设计

按照能否直接影响生产效益，将煤矿生产系统的采煤系统、掘进系统、机电系统、运输系统、通风系统、排水系统中的主要能力划分成基本能力与辅助能力，见图1。

基本能力中又包括采掘能力、井下运输能力和矿井提升能力；辅助能力包括矿井通风能力、排水能力和供电能力。这六个子系统相互独立又相互影响，共同构成了煤矿生产能力系统的整体框架。

四、结语

目前系统动力学在煤矿生产领域中的研究大多集中在安全管理和物流方面，很少利用系统动力学从系统的角度整体研究煤矿生产能力系统的内部结构，因此将系统动力学与煤矿生产能力系统结合也丰富了煤矿生产能力的研究方法。利用系统动力学模型对煤矿生产能力系统进行政策模拟，通过对系统结构、相关制度、卫生政策与外部环境等的模拟研究，获得煤矿生产能力系统动态行为特征与内部运行机制，发现系统结构问题的根源和作用机制，提出解决系统结构问题的政策建议。

参考文献：

[1]钟永光，贾晓菁，钱颖，等.系统动力学（第二版）[M].北京：科学出版社，2013：20-21.

[2]陈国卫，金家善，耿俊豹.系统动力学应用研究综述[J]. 控制工程，2012，（06）：921-928.

[3]张志强.基于界面的煤矿井下工程协同管理体系与方法研究[D].中国矿业大学，2014.

作者简介：孙 丹（1991-），女，汉族，山东滨州人，山东科技大学矿业与安全工程学院在读研究生，主要从事经济系统结构与优化研究。