Vérification d'un plan de production minier à court terme par simulation

La planification minière à court terme consiste à déterminer quelles opérations doivent être faites à quel moment et par quelle équipe sur un horizon de temps court (un quart de travail à une semaine). Ce type de planification est un problème de taille qui est à ce jour principalement traité manuellement. La planification par quarts de travail est un aspect qui n'a pas encore été étudié dans la littérature. La planification par quarts de travail est complexe étant donné le fait que plusieurs contraintes qui ne sont pas considérées en planification à moyen et long terme doivent être considérées à court terme. L'avantage de cette planification est qu'elle permet d'offrir des résultats plus fidèles à la réalité que des planifications à plus long terme. De plus, cette planification limite la prise de décision devant être effectuée au jour le jour dans les mines souterraines puisqu'elle fournit un plan détaillé des opérations devant être effectuées et ce dans l'ordre et la mesure appropriés. Afin d'obtenir un séquencement de la production adéquat et efficace, un modèle mathématique en programme linéaire mixte a été développé. Ce modèle utilise comme intrants les résultats d'un modèle de planification par semaine existant. Ces résultats doivent être traités afin d'être compatibles avec le modèle de planification par quarts. Ainsi, cette planification est obtenue en deux phases. Puisque le modèle par quarts offre une planification à plus petite échelle que le modèle hebdomadaire, certaines contraintes y sont considérées sans l'être dans le modèle hebdomadaire. La principale différence est la contrainte de précédence entre les opérations qui doit être prise en compte afin d'offrir un séquencement fidèle à la réalité. Cette contrainte est la raison pour laquelle la planification sur les quarts d'une semaine présente un écart par rapport à la planification par semaine et ce pour toutes les semaines à l'étude. Cependant, le modèle d'optimisation a certaines limitations. En effet, le modèle, étant déterministe, ne permet pas de considérer la variabilité associée au temps de travail. De plus, les temps de déplacements des équipes à travers les divers sites n'ont pas été considérés dans le modèle mathématique. De plus, bien qu'une contrainte de ressources relative au nombre d'équipes de travail existe dans le programme linéaire mixte (PLM), celle-ci ne représente pas parfaitement la réalité. Pour pouvoir observer l'effet de ces éléments non pris en compte dans le modèle d'optimisation, un modèle de simulation a été développé. Des tests ont été effectués afin d'observer l'influence des temps de déplacement et de la variabilité sur les résultats. De plus, des analyses ont été effectuées pour observer l'effet sur les solutions de traiter deux semaines consécutives conjointement. Ainsi, ce mémoire présente un modèle de planification des opérations minières souterraines à très court terme, soit sur les quarts de travail (10 heures) ce qui n'a pas été fait dans la littérature. Effectuer une planification à l'échelle du quart de travail permet de considérer des contraintes qu'on ne peut considérer à une plus grande échelle comme la semaine. Ce modèle permet une planification à court terme automatique plutôt que manuelle ce qui offre un gain de temps considérable pour les compagnies minières en plus d'assurer la meilleure planification possible (solution optimale). En plus du modèle en PLM, le mémoire présente un modèle de simulation permettant d'évaluer l'effet de changements apportés au système ce qui représente un outil très intéressant pour les compagnies minières. En effet, cela permet d'observer les effets sur le système sans avoir à réellement perturber celui-ci ce qui résulte en des économies de temps et d'argent.

Abstract

Short term mine planning (production sequencing) consists in determining the optimal sequence of operations and the team to do it on a very short period (a quarter to a week). It is an important problem that is to this day mainly solved manually. Mine planning on the scale of shifts (10 hours) is something that has not been studied yet in the literature. This type of planning is very complex because many constraints that are not considered in medium or long term planning must be taken into account. The advantage of this type of planning is that it provides results closer to reality than medium or long term planning since more constraints are considered. Furthermore, this type of planning limits the need for decision making in underground mines activities since it provides a very detailed plan of operations to be done. To obtain a reliable production sequencing, a mixed inter program has been developed. This model uses as input data the results of another model that does the weekly planning. The results of this weekly model have to be treated to be compatible with the shifts planning model. Therefore, the production plan on quarters is obtained in two phases. Since this model provides a planning on shorter term than the weekly model, it has some constraints that are not present in the weekly model. Of these constraints, the main one is the precedence constraint between the operations that is important to offer a realistic sequencing. This constraint is the reason for the difference between the shift planning and the weekly planning for all the weeks analyzed. However, the MIP model has certain limitations. Indeed, because the model is determinist, the model does not consider the variability associated to the operations time. Also, the shifting of the teams from site to site has not been considered in the mathematical model. Furthermore, even though there is a constraint in the MIP that restricts the number of hours of work that can be done according to the number of team, this constraint does not perfectly reflect reality. To be able to analyze the effect of these elements absent from the MIP, a simulation model has been developed. Tests were done to observe the influence on the results of considering the shifting of teams from site to site and the variability of the operations and shifting times. Also, tests were done to analyze the effect on solutions of planning two consecutive weeks simultaneously instead of planning both weeks individually. This thesis presents a short term (by quarters) underground mine operations planning model which has not been done in the literature. Planning on quarters allows to consider constraints that cannot be considered on longer term like the week. This model allows to do an automatic short term plan rather than a manual one which saves time for mining companies and ensure that the plan is optimal. The thesis also presents a simulation model allowing to evaluate the effects of changes on the system which is a valuable tool for mining companies. It allows to evaluate the effect of changes on the system without having to test on the real system resulting in money and time savings.