管理优化与资本投入对矿井集群长效发展动力学研究

郭 缙¹，王林秀¹，杨智文²

(1.中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116；2.大同煤矿集团有限责任公司技术中心，山西 大同 037003)

摘 要 ：能源领域技术进步短期内会冲击煤炭产业,但同时，技术进步推动了煤炭产业变革。随着新技术的应用，我国各大煤炭企业建成了一批装备先进、管理高效的千万吨级矿井集群。实践证明,千万吨级矿井集群大幅降低了企业生产成本，提升了企业经营效益。目前，对于千万吨级矿井集群煤炭企业经营效果的作用机理还不明确，难以对未来千万吨级矿井集群建设提供指导,因此，对现有研究成果进行梳理，发现千万吨级矿井集群建设带来的管理水平优化与资本投入提高是导致经营效果提升的关键。为明确这二者作用机理，本研究应用静态平衡分析的研究方法从截面视角下分析了管理优化与资本投入对集群经营效果的影响,应用系统动力学的研究方法从纵向视角下对管理水平与资本投入对集群经营效果影响进行了建模仿真。通过研究得出了如下结论：资本投入是矿井集群发展的基础，管理优化则是矿井集群跨越衰退期实现长效发展的保障。

关键词 ：千万吨级矿井集群；管理优化；资本投入；长效发展；系统动力学

煤炭在较长时间内将是我国的主体能源，新能源无论从技术上还是经济上短时间内都难以支撑我国的能源需求^[1]。但不可否认，技术进步给煤炭产业带来的冲击显而易见。随着供给侧改革逐步深入，能源结构优化升级，我国经济发展进入新常态，煤炭行业出现“量价齐跌”的局面，煤炭企业大面积亏损。在这种情况下，煤炭企业如何改变自身利润下行、经营困难的现状，使煤炭产业跨越衰退阶段进入可持续发展阶段是当前煤炭产业面临的严峻挑战。实践证明千万吨级矿井集群建设能够为矿区可持续发展提供更为有利的条件^[2-4]。但其中主要影响因素还存在争论，从千万吨级矿井集群特征分析出发，梳理千万级矿井集群优势并进行分析，找到其改善煤炭企业不良经营状况的关键因素，对实现煤炭产业可持续发展具有一定意义。

1 中小型矿井集群与千万吨级矿井集群特征对比

1 .1 中小型矿井集群特征分析

我国小矿井还有一万多个，这些小矿井存在着安全水平低、技术装备落后、环境影响恶劣等特点，由于矿区中大量的小矿井存在，使得煤炭开采无法进行统一规划，先进设备无法使用，严重阻碍了我国煤炭产业现代化进程^[5]。经过我国对煤炭产业的一系列改革，我国煤炭产业已基本形成以神华集团、中煤能源、同煤集团等大型能源集团为核心的煤炭资源开发模式，在行政上完成了对小矿井的整合，提高了我国煤炭产业集中度。但在行政整合的同时，也形成了由大量中小型矿井组成的中小型矿井集群。中小型矿井集群在生产经营中暴露出了大量问题，集群中各个矿井在生产组织、开采规划、安全保障等方面依旧独立难以协调,其典型特征见表1。

1 .2 千万吨级矿井集群特征分析

2002年神东集团大柳塔矿井的建成标志着我国跨入千万吨级矿井建设新阶段，2003年兖矿集团的济宁三号井开创了千万吨立井煤矿的先河^[6]。目前神华集团、中煤能源、同煤集团等国内大型能源企业都建设了自己的千万吨级矿井集群，并依此大幅度提高了管理能力。千万吨级矿井集群实现方式上各有不同，例如神华集团神东亿吨级矿井集群依托神东煤田良好的资源禀赋，通过神府精煤公司和东胜精煤公司重组，实现煤炭资源整装开采，建设亿吨级矿井集群。同煤集团则在资源禀赋相对较差并且上层煤炭已存在多个中小型煤矿的情况下，通过技术突破，以斜井开拓方式，整装开采下层煤田资源，并通过提高管理水平科学规划，与开采上层煤的中小型矿井整体合作实现塔山同忻千万吨级矿井集群。虽然各大能源集团千万吨级矿井集群在资源禀赋、实现方式上存在差异，但从千万吨级矿井集群运营、管理角度，依然能够发现其中存在的共性，千万吨级矿井集群特征见表2。

表1 中小型矿井集群特征
Table 1 Characteristics of small and medium sized mines group

表2 千万吨级矿井集群特征
Table 2 Characteristics of ten million tons mines group

1 .3 对比分析与影响因素选择

通过中小型矿井集群特征与千万吨级矿井集群特征对比分析，可以发现在运营过程中，千万吨级矿井集群具有巨大的优势。有学者将千万吨级矿机集群建设所取得的成就归因于在矿井建设和开采过程中使用了国外先进的技术装备，加大了固定资产投入^[7-9]。而有学者认为，千万吨级矿井集群在建设和运营过程中带来的管理能力提升是千万吨级矿井集群能够实现其各种优势的关键^[10]。根据这些观点，将研究要素确定为资本投入和管理能力。

2 影响因素静态平衡分析

2 .1 资本投入与规模报酬分析

Raymond VERNON在拓展产业生命周期概念时将产业集群发展阶段定义为成长阶段、稳定阶段、衰退阶段^[11]。煤炭产业集群是一种以资源为基础的产业集群，在发展过程中也会经历这三个阶段。由于边际效应递减规律的影响，在这三个阶段煤炭企业对矿井集群投入资本所能获得的规模报酬也存在差别。

存取控制也是最早采用的安全技术之一，它一般与身份验证技术一起使用，赋予不同身份的用户以不同的操作权限，以实现不同安全级别的信息分级管理。

冯俊华等^[13]指出企业管理是对企业生产经营活动进行计划、组织、指挥、协调和控制等一系列活动的总称，是社会化大生产的客观要求。企业管理是尽可能利用企业的人力、物力、财力、信息等资源，实现多、快、好、省的目标，取得最大的投入生产效率。千万吨级矿井集群仿真模型应着重体现矿井集群效益水平以及各种资源的分配与使用情况。在充分考虑市场变化的基础上构建由矿井销售收入、矿业公司收入、能源集团收入三个一级存量指标，若干二级变量、三级变量指标构成的指标体系(表3)。在分析同煤集团千万吨级矿井集群运营体系的基础上，选取能够代表矿井集群运营效果的评价指标，在一定程度上实现对各个管理层级的单位经营状况的科学评价。指标的设计同时兼顾相对数据和绝对数据的选取，数据具有较强的可获得性。

在CD阶段，釜内甲烷气体在高压和低温环境的双重作用不断成核、生长为水合物，釜内压力快速下降。并且在CD段不同体系的温度曲线均出现3～4个拐点，说明此阶段均出现了3～4次较快规模的水合物生成，反应过程中积聚的放热量使釜内温度出现了短暂的升高。随着反应的进行，釜内的实验曲线不断接近相平衡曲线，说明此时釜内的甲烷水合反应已经完成，反应体系为甲烷气-水-水合物三相状态。

Q =f (K ,L )(1)

式中：K 为资本投入；L 为购买劳动力投入。

在成长阶段，煤炭企业对矿井集群的投入能够取得较大的规模收益，矿井集群处于规模报酬递增阶段。此时提高对矿井集群的人力资本、资金资本投入将取得较新设投资更大的收益。

式中:t表示当前迭代的次数,XP是猎物的位置,X(t)是灰狼的位置。D表示包围步长。A和C为系数向量,分别由式(19)和式(20)计算得出:

在衰退阶段，矿井集群规划设计已经落后，处于去产能阶段，继续对矿井集群投资所能得到的规模报酬很小，矿井集群处于报酬递减阶段。此时提高对矿井集群的人力资本、资金资本投入将小于新设投资收益。

2 .2 管理能力对矿井集群发展影响分析

矿井集群对于提高管理投入所取得的效果主要体现在集群中各经营主体成本的降低和产品附加值提高两个方面。通过管理优化提高集群内企业技术研发能力、新市场开拓能力以及多产业经营能力，使煤炭企业能够及时对市场变化做出反应，提高产品附加值，在煤炭价格总体下跌的环境中仍能实现利润，使矿井集群进入可持续发展阶段^[12]。

为了分析管理水平对矿井集群发展的影响，设集群效益函数见式(2)。

Q =M (u )f (L ,K )(2)

式中：Q 为矿井集群经营效益；M (u )为管理能力函数；u 为管理能力指标单位表示公司某指标的绩效水平;M 随着管理能力指标单位u 提高而提高。因此，公司管理能力函数满足式(3)。为了分析管理水平对集群发展的影响，对矿井集群产量函数取对数可得式(4)。对式(4)两边取全微分，得式(5)。对式(5)最后部分进行整理得到式(6)，根据弹性公式计算L 与K 弹性得式(7),将式(6)和式(7)带回式(5)得到式(8)。

(3)

词汇是英语学习的基石，深层次语法与句法的学习都建立在词汇学习上。然而，在当今高中英语教学中，普遍存在学生对词汇学习提不起兴趣，词汇量匮乏，识记困难等现象。同时，教师在讲解词汇时常采取孤立讲解的方式，不能将词汇与课文有机结合，致使学生对单词意义的理解存在偏差。在识记单词时，教师也只是一味让学生通过反复诵读的方式加强记忆，并未教给学生科学的记忆方法。除此之外，教师在进行词汇教学时，仅通过中文释义教授学生单词意义，并未涉及英英释义，导致学生在识记单词时，常将具有相同中文意义的词汇混淆，忽略了其原始释义。总而言之，教师在教学时采用单一、乏味的教学方式是造成学生对词汇学习丧失兴趣的根本原因。

(5)

M (u _C )=0.29u _Ca +0.38u _Cb +0.33u _Cc (12)

正如习近平总书记所指出的，“人与自然是生命共同体”，“人类对大自然的伤害最终会伤及人类自身”[14]。格伦德曼所主张的支配自然，是在确保自然生态系统稳定的前提下进行的。这种支配超越了人与自然机械对立的二元论立场，扬弃了对自然的征服和统治意识，蕴涵着生态哲学所主张的整体主义和有机论思维。这为解决今天困扰人类的生态问题提供了理论基础，具有鲜明的当代性。

(7)

墨西哥牛油果油、泰国烧烤椰、新加坡天然谷物饮料……在前不久举行的首届中国国际进口博览会上，来自全球100多个国家、近2000家企业展示的各类食品及农产品蔚为大观。其中既包含绿色有机的健康食品，也有凝聚现代工艺的深加工产品，好品质、高颜值、多品类，引得现场客商云集。

(8)

1.2.4 抗胃癌植物类中药性味归经 人工检索《中国药典（一部）》（2015年版）和《中药学》（第4版），统计“1.2.2”项下检索到的抗胃癌植物类中药品种的性味归经。

根据前文关于矿井集群规模报酬静态平衡分析可知，在矿井集群进入衰退期继续对集群投资所能得到的规模报酬很小，集群处于报酬递减阶段，见式(9)。

(9)

综上所述，当煤矿发展到一定规模之后，继续投入劳动力资本与资金资本所能取得的收益很小，煤炭企业若想突破矿井衰退期进入可持续发展阶段就必须提高管理水平。

InQ =InM (u )+Inf (L ,K )(4)

3 研究假设与仿真模型构建

3 .1 研究假设及检验思路

为了检验上述分析结果，提出以下假设。H ₁：提高资本投入量将对矿井集群长远发展水平产生影响;H ₂：提高管理水平不会对矿井集群长远发展水平产生影响。

通过对大型煤矿管理综合指标体系进行设计，在一般公司管理常用的经营水平评价指标中选取对大型煤矿管理更为重要的指标，构建指标体系。并基于系统动力学的研究方法，应用指标体系搭建仿真模型，通过系统动力学模型对研究假设进行检验，检验思路见图1。

图1 研究假设检验思路
Fig.1 Research hypothesis test flowchart

3 .2 仿真模型构建

3.2.1 矿井集群运营体系分析

系统动力学仿真模型是对现实的反映，对矿井集群运营过程进行深入分析是构建有效仿真模型的基础。矿井集群运行体系包含多个管理层级，各个管理层级内又包含若干管理主体，它们之间既相互独立又相互关联共同构成了矿井集群运营系统。以同煤集团千万吨级矿井集群运营体系为例(图2)，同煤集团位于管理层级的顶端设有同大研究院、同煤金融公司等直属职能公司，主要责任包括复杂技术研发、企业发展战略规划等顶层设计工作；集团下设的各大煤炭产业公司位于管理层级的中部，各个煤炭产业公司设有市场科、组织规划科等职能科室，负责市场开拓、生产组织、生产计划制定等运营设计工作；各个煤矿则位于管理层级的底端，负责执行生产任务。在运营过程中各矿井生产销售煤炭产生营业收入，收入逐级上交形成煤炭产业公司和同煤集团收入。由同煤集团进行资金划拨、技术成果应用、管理优化等逐级管理、建设工作，形成由下向上的收入集中链和由上向下的建设管理投资链。

3.2.2 评价指标选择

设矿井集群生产函数表达式见式(1)。

对已经选择的22个评价指标进行对比分析，计算其对应权重，计算过程见表4。

图2 同煤集团矿井集群运行体系
Fig.2 The operation system of Datong coal mines group

表3 管理效能评价指标体系
Table 3 Evaluation index system of management effectiveness

表4 能源集团管理测度指标系数计算表
Table 4 Energy group management evaluation index measures table

应用相同的计算方法可以得出矿业公司和矿井集群的管理测度指标系数，从而得出以下指标计算公式，见式(10)～(11)。通过系统动力学仿真模拟取得对应指标评价值u ，并计算经营绩效评价值M 作为系统动力学模型运行评价指标。

刘老师的同届同学都喊他“小刘”，带动中文系的若干同事们也跟着这样叫，几十年中长期如此。他本人也习惯了，如果喊“老刘”他有时反而以为是在喊别人。如今，八十多岁的“小刘”依然青春焕发，摆在这本书最前面的是一首诗，里面有一句是“用什么能抑制我内心的激荡”；事实上，饱满的激情贯穿着刘老师几十年的人生，贯穿在这本诗文集里，我阅读时深受感染。

M (u _A )=0.42u _Aa +0.34u _Ab +0.24u _Ac (10)

M (u _B )=0.39u _Ba +0.41u _Bb +0.2u _Bc (11)

(6)

3.2.3 矿井集群经营模拟因果关系图

COASE^[14]指出：集群边界定位于内部交易成本等于外部交易成本时，即当集群内部交易成本低于外部交易成本时，通过集群内部合作更具经济性，集群规模将进一步扩大，而当集群内部交易成本高于外部交易成本时，集群内部合作的成本增加，外部采购更具经济性，集群规模不再扩张。在深入研究同煤集团千万吨级矿井集群运营体系的基础上结合COASE集群发展理论搭建仿真模型，其逻辑关系图见图3。由图3可以看出矿井集群经营模型系统结构主要有三类回路。

关系图，参考系统流图的基本画法，应用Vensim软件建立动态系统的结构流图(图4)，该模型模拟步长为季度，模拟时长为100季度。

“学”，一般指系统的学科知识体系。作为一个学科，必须有清晰的研究目标、研究对象、研究方法和理论体系。如果认可美国学的概念，美国学应该是一个系统的学科知识体系。笔者认为，美国学属于美国研究的领域，但具有特殊的学科内涵和价值。这就必须挖掘美国学作为一个学科的价值所在。

在稳定阶段，煤炭企业对矿井集群的投入所取得的规模收益与新建矿井持平，此阶段矿井集群建设以维护集群正常生产为主。此时提高对矿井集群的人力资本、资金资本投入将于新设投资收益持平。

2) 管理提升正反馈回路。能源集团收入→集团管理投入→集团成本控制能力→集团经营成本→能源集团收入；矿业公司收入→公司管理投入→公司成本控制能力→公司经营成本→矿业公司收入；矿井销售收入→矿井管理投入→生产成本→矿井销售收入；能源集团收入→集团管理投入→技术研发创效→产品附加值→矿井销售收入→矿业公司收入→能源集团收入；矿业公司收入→公司管理投入→市场开拓创效→产品附加值→矿井销售收入→矿业公司收入。该类正循环阐述了提升管理水平与经营效果的正循环关系，在理想情况下能源集团管理投入将会降低集群内各主体的经营成本，提高产品附加值，提高矿井集群的盈利能力，使集群内各主体收入水平得到提高。

3) 煤炭市场负反馈回路。新能源发展→煤炭市场需求→煤炭市场价格→新能源发展；行业平均生产能力→煤炭市场供给→煤炭市场价格→行业平均生产能力。该类负反馈回路阐述了新能源技术发展与煤炭行业整体生产能力的提升与煤炭市场价格的负循环关系，煤炭价格将随时间推移将展现出不断震荡但整体下行的趋势。

4 模拟仿真与假设检验

4 .1 矿井集群管理系统流图

根据内部集群矿业集团公司管理效能模型因果

图3 矿井集群经营模型因果关系图
Fig.3 Causal diagram of mines group management model

1) 资本投入正反馈回路。矿井销售收入→矿业公司收入→能源集团收入→能源集团设备资本投入→矿业公司收入→矿业公司设备资本投入→矿井生产设备投资→矿井生产能力→矿井销售收入。该类正反馈循环阐述了资本投入与经营效果的正循环关系，指出了能源集团增加设备资本投资能够使矿井集群内各个主体的收入水平得到提高。

由于河道多为通衢要道，沿河聚落内人员流动频繁，经济、文化活动丰富。功能上的需求使得聚落内产生众多建筑类型，包括住宅、庙宇、商铺及水利建筑等。其中庙宇种类众多，有祈雨祭天的龙王庙、求子祈福的观音庙、求取功名的文昌阁，也有家庙祠堂。庙宇一般位于村子的中心或入口，限定了村子的边界，增加了生活在聚落内人们的归属感，为其构筑了一道心理防线。村中的街道密度高，高差小，呈网状分布，地面多铺石材。聚落内的民居多为合院，分布集中，主要用木、土、石等三种材料修建，其中墙体多用石头和土坯，内包木柱，少量经济条件宽裕的人家民居会全部或部分使用青砖；屋顶则多用青瓦；院墙多用石头和土坯。

4 .2 基本方程式构建

根据图4，最终建立各变量之间的关系基本方程，见表5。

图4 矿井集群经营模型流图
Fig.4 Flow graph of mines group management model

表5 系统基本方程表
Table 5 System basic equation table

4 .3 假设检验

通过模拟仿真取得的各个指标u 值，依照式(10)～(12)分别计算经营绩效评价值M ，对假设H ₁、H ₂进行检验。

十八大以来，通过全面从严治党，已经形成反腐败压倒性态势，但取得反腐败压倒性胜利的任务依然艰巨复杂；不敢腐的治标效果得到了初步实现，但不能腐的制度制约和不想腐的治本之策依然尚未形成。基于已有的治党成效和党面临的现实状况，党中央提出了“推动全面从严治党向纵深发展”这一论断，具有科学理论指导性和强烈现实针对性，对于实现新时代党的历史使命、解决党内突出矛盾和深层次问题、有效应对“四大考验”与“四大危险”具有重要意义。

图5 增加矿井集群资本投入参数模拟结果
Fig.5 Simulation results of increasing capital input parameters of mines group

从图5的模拟结果可以得到以下结论。①新能源对煤炭代替效应以及煤炭行业平均生产力水平的提高对煤炭行业未来发展空间不断压缩，动力煤市场需求将趋近饱和，煤炭将由能源转变为资源，应用领域也由能源领域向化工、制药等领域转变，煤炭作为资源使用具有稳定的市场需求，在经历模拟最初的波动之后，矿井集群内各个运营主体的经营评价值趋于水平;②提高矿井集群的资本投入可以在短时期内快速提高集群内各经营主体的经营评价值，由于设备折旧、煤炭市场整体呈下降趋势等因素影响，集群内各经营主体经营效果逐渐下降，最终与对比数据持平。资本投入不能改变矿井集群长期经营水平，因此假设H ₁不成立。

图6 增加矿井集群管理水平参数模拟结果
Fig.6 Simulation results of increasing management level parameters of mines group

从图6的模拟结果中可以得出以下结论。①由于管理提升效果的滞后性和不稳定性，提高管理水平参数后并不能明显提高矿井集群体系中各个经营主体的效益，技术研发和市场开拓的初期造成的经营成本提高降低了各经营主体的管理评价值;②提高管理水平虽然不能在短时期内提高矿井集群中各经营主体的效益，但随着技术创新创效和市场开拓创效所带来的收益越来越明显，提升管理水平最终能够给矿井集群经营效果带来长期稳定的提升，因此假设H ₂不成立。

5 结 论

调查表明千万吨级矿井集群建设有效提升了煤炭企业的经营效果，我国建设有千万吨级矿井集群的大型煤炭企业在煤炭价格较低市场波动较大的情况下依然能够取得较好的经济效益和社会效益，而由中小型矿井集群构成的煤炭企业在相同市场条件下则出现了大面积亏损。通过应用静态平衡分析和系统动力学研究方法结合全国煤炭行业运行情况相关指标和数据进行研究得到了如下结论。

1) 千万吨级矿井集群建设使煤炭企业能够更加有效整合资源，优化了煤炭企业管理能力。

2) 加大资本投入能够提高矿井集群运营效果，虽然这一效果会逐渐减弱，但却为矿井集群实现可持续发展创造了条件。应加大煤矿建设投入提高矿井集群装备水平，改善煤矿开采条件。

3) 管理优化虽然不能在短期内提高集群运营效果，但随着新能源技术和煤炭产业生产力整体提高，技术研发与市场开拓所带来的经济效益将逐渐显现。

因此千万吨级矿井集群建设带来经营效果短期内来自先进设备的使用，而集群建设所带来的管理优化则是实现其经营效果长效提升的关键。

（2）根据模拟仿真结果，发现以往习惯操作下的补浇冒口仅能起到补充首次浇注时钢液量的不足，如果想通过补浇实现增加冒口模数和减弱冒口下偏析的目的，则需要使用多次补浇方案并适当延长时间间隔，以及采取措施避免冒口顶层钢液过早凝结成壳。

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Study on the long term development effect of management optimization and capital investment on the mines group based on system dynamics

GUO Jin¹,WANG Linxiu¹,YANG Zhiwen²

(1.School of Mechanics and Civil Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China；2.Technology Center,Datong Coal Mine Group Corporation Ltd.,Datong 037003,China)

Abstract :Technology progress in the energy field will lead to the adverse impact on the coal industry in the short term.However,at the same time,technological progress has promoted the reform of the coal industry.With the application of new technology,coal enterprises in China have built up a group of ten million tons mines groups with advanced equipment and high efficiency.It is not clear how the construction of the ten million tons mines group improve the management effect of high coal enterprises.So it is difficult to provide guidance for the construction of ten million tons mines group in the future.This study combs the existing research results,and finds that the optimization of management level and the increase of capital investment are the key to the improvement of the management effect.In order to find the mechanism.The research method of static equilibrium analysis is used to analyze the influence of management optimization and capital investment from the perspective of cross section;the research method of system dynamics is used to simulate the effect of management optimization and capital input from the vertical angle of view.Finally,the following conclusions are drawn:the capital investment is the foundation of the development of the mines group,and the management optimization is the guarantee of the long effective development.

Keywords ：ten million tons mines group;management improvement;capital input;long term development;system dynamics

中图分类号 ：F407.21

文献标识码： A

文章编号： 1004-4051(2019)03-0032-08

收稿日期 ：2017-11-20

责任编辑： 赵奎涛

基金项目 ：国家社会科学基金项目资助(编号：15CJY036)；四川循环经济研究中心课题资助(编号：XHJJ-1607)

作者简介 ：

郭缙(1993-)，男，河北保定人，硕士研究生，研究方向为工程管理、矿区转型；

王林秀(1966-)，女，江苏盐城人，教授，研究方向为工程管理、矿区转型；

杨智文(1963-)，男，山西大同人，高级工程师。

引用格式 ：郭缙，王林秀，杨智文.管理优化与资本投入对矿井集群长效发展动力学研究[J].中国矿业，2019，28(3):32-39.doi:10.12075/j.issn.1004-4051.2019.03.001

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