JACEK KORSKI FAMUR S.A. WOJCIECH KORSKI Instytut Technik Innowacyjnych EMAG Kopalnia podziemna w ujęciu procesowym Kopalnia podziemna jest systemem mieszanym, w którym realizowany jest złożony system procesów w celu pozyskiwania kopaliny. W artykule przedstawiono uogólniony model systemu procesów w kopalni podziemnej spójny z modelami procesów przemysłowych realizowanych w innych rodzajach przedsiębiorstw przemysłowych. słowa kluczowe: górnictwo, węgiel kamienny, procesy produkcji węgla 1. WPROWADZENIE Górnictwo węgla kamiennego w Polsce to współcześnie przedsiębiorstwa górnicze prowadzące działalność górniczą w dwóch zagłębiach węglowych: górnośląskim i lubelskim. Transformacja gospodarcza Polski w 1989 roku sprawiła, że przemysły wydobywcze innych krajów stały się konkurencją dla polskiego przemysłu węglowego, a jednocześnie zdecydowanie zmniejszyły się możliwości ochrony krajowego rynku węgla kamiennego przed jego importem. Systematycznie maleje także zapotrzebowanie krajowej gospodarki na węgiel kamienny. Możliwości zwiększenia eksportu jako alternatywa dla malejącego popytu krajowego ograniczone są konkurencją ze strony innych, pozaeuropejskich dostawców, którzy rozbudowywali przemysły wydobywcze w zagłębiach węglowych o bardziej dogodnych warunkach jego eksploatacji. Zmieniły się także wymagania wobec węgla kamiennego jako towaru rynkowego i bardzo często konkurencyjni dostawcy lepiej trafiali w oczekiwania odbiorców (klientów) jakością, ale także ceną i, czasami, wolumenem dostaw. W pewnym uproszczeniu można zauważyć, że warunki prowadzenia działalności górniczej w wielu współcześnie eksploatowanych zagłębiach węglowych odpowiadają warunkom eksploatacji w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym przełomu XVIII i XIX wieku przy innych oczywiście możliwościach technicznych. Istotne ograniczenie możliwości konkurowania na krajowym rynku węglowym stanowią zaszłości wynikające z poprzedniego sposobu gospodarowania oraz procesy realizowane w polskich kopalniach węgla kamiennego, a właściwie warunki, w jakich procesy te są realizowane, oraz techniczne systemy służące ich realizacji. Ważnymi uwarunkowaniami wpływającymi na warunki realizacji procesu wydobycia węgla kamiennego w polskich kopalniach są: wiek kopalń, wielopokładowa eksploatacja, głębokość eksploatacji, wynikające częściowo z rosnącej głębokości eksploatacji występowanie licznych, często skojarzonych zagrożeń naturalnych, zurbanizowanie i bogata infrastruktura na powierzchni terenów górniczych (zwłaszcza w GZW). W podobnych warunkach, a nawet łatwiejszych, starych zagłębi węglowych Europy wydobycie węgla kamiennego zostało już zaniechane albo nie jest w stanie funkcjonować bez pomocy państwa. Przez dłuższy czas działające w Polsce przedsiębiorstwa wydobywające węgiel kamienny stanowiły pewien wyjątek, ale jednym z powodów tego stanu była swoista renta geograficzna i techniczna spowodowana nastawieniem krajowej infrastruktury logistycznej na eksport węgla, a nie jego import. Rozwój infrastruktury rozładunków masowych, w tym węgla kamiennego, w polskich portach morskich oraz modernizacja tzw. portów lądowych
Nr 2(522) 2015 65 spowodowały konieczność konfrontacji z silną konkurencją zagraniczną, zdolną do rywalizacji u każdego końcowego użytkownika węgla kamiennego w Polsce. Pośrednim potwierdzeniem rosnącej złożoności systemów procesów w polskich podziemnych kopalniach węgla kamiennego jest pokazana na rys. 1. statystyczna liczba pracowników dołowych załogi własnej kopalń przypadająca na jedną ścianę wydobywczą. Pomiędzy 1988 i 2013 rokiem liczba ta wzrosła istotnie, co jest jedną z przyczyn pogarszającej się zdolności konkurencyjnej wielu polskich kopalń węgla kamiennego. Rys. 1. Statystyczna wielkość średniej liczby pracowników dołowych kopalń przypadających na jedną ścianę czynną z produkcją w polskich kopalniach węgla kamiennego w latach 1988-2013 (opr. wł. w oparciu o dane z www.mg.gov.pl) Pewną szansę poprawy tej zdolności konkurencyjnej polskich kopalń węgla kamiennego stanowi doskonalenie systemu procesów realizowanych w celu wydobycia węgla kamiennego pod kątem racjonalizacji ich kosztów, poprawy niezawodności przy wysokim poziomie bezpieczeństwa pracy. Inne dokonujące się w przedsiębiorstwach górniczych procesy mogą być urzeczywistniane według standardów realizowanych w przedsiębiorstwach prowadzących działalność w innych obszarach gospodarczych. Procesy związane wprost z wydobyciem kopaliny (np. węgla kamiennego) muszą uwzględniać specyficzne uwarunkowania realizacji systemu procesów wydobywczych w kopalni podziemnej. W artykule podjęto próbę ujęcia systemu procesów związanego z wydobywaniem węgla kamiennego w sposób jak najbardziej zbliżony do poglądów prezentowanych przez badaczy zajmujących się procesowym podejściem do zarządzania (zarządzaniem procesowym i organizacją procesową) [1, 2, 8]. Tekst przedstawia rezultaty badań i analiz polskich oraz zagranicznych kopalń, nie tylko węgla kamiennego, w kontekście wcześniej prowadzonych obserwacji, eksperymentów i publikacji [3, 5, 6]. 2. PROCESY W PRZEDSIĘBIORSTWIE Słownik wyrazów obcych określa proces jako przebieg następujących po sobie i powiązanych przyczynowo określonych zmian, stanowiących stadia, etapy rozwoju, przebieg, rozwijanie się, przeobrażanie czegoś [10]. Jan Zieleniewski postrzega proces jako każde działanie, które jest ciągiem jakichś zdarzeń [5].
66 Mining Informatics, Automation and Electrical Engineering Sięgając do pierwotnego, łacińskiego znaczenia tego słowa, można określić proces (processus postępowanie) jako: przebieg regularnie następujących po sobie zjawisk pozostających ze sobą w związku przyczynowym, powtarzającą się działalność ludzką, kolejno następujące po sobie przemiany fizykochemiczne. W metodzie ABC zarządzania kosztami (ang. Activity Based Costs koszty działań) proces definiuje się jako celowy ciąg działań powiązanych przyczynowo. Proces w gospodarce [6] definiowany jest często jako sekwencja lub częściowo uporządkowany zbiór powiązanych ze sobą działań zintegrowanych przez: czas, koszty, łączną ocenę wykonania i realizowanych dla osiągnięcia określonego celu przedsiębiorstwa. W tego typu procesach gospodarczych powstaje nowa wartość ekonomiczna. Jej miernikiem jest tzw. wartość dodana, której źródłem jest wzrost wartości użytkowej w postaci dobra materialnego lub usługi. Jeżeli proces gospodarczy realizowany jest w wielkiej skali ilościowej oraz w powtarzających się cyklach, to określa się go mianem przemysłowego procesu gospodarczego. Taki charakter mają procesy realizowane w polskich kopalniach węgla kamiennego i przedsiębiorstwach górniczych wydobywających węgiel kamienny. 2.1. Rodzaje przemysłowych procesów gospodarczych W procesach przemysłowych realizowanych w przedsiębiorstwie może występować proces seryjny, w trakcie którego każda kolejna czynność lub działanie są uwarunkowane zakończeniem poprzedniej czynności (działania) taśma produkcyjna jest najlepszym przykładem. W przypadku równoczesnej realizacji kilku procesów (czynności, działań) mogą one funkcjonować jako [6]: działania i procesy synchroniczne realizowane z okresową koordynacją w czasie (synchronizacją), działania i procesy krzyżujące się, czyli takie, w których warunkiem rozpoczęcia nowego działania jest zakończenie kilku działań poprzedzających lub zachodzi zbieżność miejsca i czasu realizacji działań i czynności albo zakończenie jednego działania jest warunkiem uruchomienia kilku innych. W przypadku realizacji procesów synchronicznych lub krzyżujących się zwiększa się niepewność wyniku, wyższe są wymagania w zakresie zarządzania procesem przemysłowym. Dalszą konsekwencją może być opisane wcześniej nieosiągnięcie celu, przekroczenie czasu realizacji lub kosztów. W większości współczesnych polskich kopalń węgla kamiennego realizowany jest bardzo złożony system działań stwarzających wysokie ryzyko gospodarczego niepowodzenia. Analizując zmiany wskaźników techniczno-organizacyjnych w polskich kopalniach węgla kamiennego, można z niepokojem zauważyć wzrost pracochłonności systemu procesów wydobywczych (rys. 1). Podkreślić należy także, że niewłaściwie zaprojektowany proces przemysłowy może być źródłem nieujmowanych w rachunku wyników przedsiębiorstwa utraconych korzyści. 2.2. Proces w przedsiębiorstwie a budowa wartości przedsiębiorstwa W przedsiębiorstwie przemysłowym, także w przedsiębiorstwie górniczym, budowę wartości firmy i wypracowywanie zysków osiąga się w różnych obszarach jego funkcjonowania. Za M. Porterem przedstawiono to schematycznie na rys. 2. Rys. 2. Łańcuch wartości wg M. Portera [7]
Nr 2(522) 2015 67 W zakładach przemysłowych, także górniczych, zarządzanie w obszarach innych niż logistyka wejścia i wyjścia, a przede wszystkim podstawowy proces operacyjny realizowane są z poziomu przedsiębiorstwa. W wielozakładowych przedsiębiorstwach górniczych na poziomie kopalń realizowany jest podstawowy system procesów operacyjnych w postaci wydobycia i (nie zawsze) wzbogacania kopaliny (np. oczyszczania węgla kamiennego). 2.3. Proces przemysłowy a koszty Wynik działalności przedsiębiorstwa to, w pewnym uproszczeniu, różnica pomiędzy przychodami a kosztami we wszystkich obszarach jego funkcjonowania. W przedsiębiorstwach górniczych, gdzie proces przemysłowy realizowany jest w kopalniach podziemnych, podstawowy obszar kosztów i przychodów operacyjnych stanowią procesy związane z wydobywaniem kopaliny oraz z przygotowaniem i zasilaniem tego procesu. W polskich kopalniach węgla kamiennego proces przemysłowy zarządzany jest głównie przez kierowników o technicznym przygotowaniu zawodowym, ale to oni, planując działania, decydują o zużyciu zasobów, a w konsekwencji o zasadniczym obszarze kosztów podstawowej działalności operacyjnej. Należy przy tym zaznaczyć, że obszar wyboru rozwiązań, tak jak w innych rodzajach aktywności, pozostaje istotnie ograniczony przez: czynniki formalno-prawne (wtym przepisy), możliwości ekonomiczne, czyli dostępne zasoby (pracy, materiałów, energii oraz informacji), miejscowe warunki realizacji zamierzeń (w tej grupie mieszczą się tzw. zaszłości, czyli skutki podejmowanych wcześniej działań i decyzji w starych kopalniach z wieloletnią i wielopokładową eksploatacją); fakt, że wiedza oraz doświadczenie osób podejmujących decyzje (a właściwie niedostatek wiedzy i doświadczenia) mogą znacząco wpłynąć na poziom zużycia zasobów, a tym samym koszty działalności gospodarczej. Na rys. 3. schematycznie pokazano proces powstawania kosztu. Należy zwrócić uwagę, że podstawą uruchomienia działań powinny być zadeklarowane lub wysoce prawdopodobne działania klientów. W przypadku procesów przemysłowych realizowanych w podziemnych kopalniach węgla kamiennego, gdzie czas pomiędzy decyzją o zmianie lub uruchomieniu procesu a jej zrealizowaniem jest długi (często wieloletni), jest to kolejne istotne ograniczenie procesów decyzyjnych. Rys. 3. Uproszczony schemat powstawania kosztu (wg [5]) Wskutek zmiany warunków realizacji procesu przemysłowego projektuje się i przeprowadza jego zmiany. Istnieją dwa podstawowe modele realizacji zmian: ewolucyjny dostosowawczy; rewolucyjny w ramach np. re-engineeringu procesowego, istotnie zmieniający system procesów.
68 Mining Informatics, Automation and Electrical Engineering 3. PROCESY W KOPALNI PODZIEMNEJ Stefan Trembecki [6] przedstawiał procesy kopalni jako ciąg kolejnych działań od udostępnienia złoża przez eksploatację po dostarczenie kopaliny użytkownikowi. Jednak model ten nie pokazuje, w jaki sposób realizowana jest powtarzalność omawianego procesu jako procesu przemysłowego. W ujęciu Trembeckiego proces składa się z grupy działań realizowanych w kopalni oraz działań przeprowadzanych poza kopalnią. W typowej polskiej kopalni węgla kamiennego prowadzone w niej działania składają się z grupy czynności podejmowanych na powierzchni kopalni oraz realizowanego pod ziemią systemu procesów wydobywczych, co ilustruje rys. 4. Można jednak wskazać, że każde z działań w ramach przedstawionego przez Trembeckiego procesu jest realizowane w jakimś określonym celu i za pomocą jakiegoś określonego systemu technicznego rys. 5 (w ramach systemu CTO: Człowiek-Technika- Otoczenie). Rys. 4. Zmodyfikowany model systemu procesów realizowany w kopalni wg Trembeckiego (opr. wł.) Rys. 5. Ilustracja systemu technicznego: Cel-System-Proces (opr. wł.) Analizując system procesów w kopalni, można wskazać, że każde działanie wymaga zasilania w energię i materiały (także w informację), a umożliwiający to działanie system techniczny (infrastruktura) wymaga utrzymania, co powoduje, że procesy w kopalni w ujęciu Trembeckiego wymagają uzupełnienia o działania związane z zasilaniem i utrzymaniem (ang. maintenance) infrastruktury, jak zostało to pokazane na rys. 6. Na rys. 6. pominięto działania związane z udostępnieniem złoża, ponieważ mają one najczęściej jednorazowy charakter i nie są cyklicznie powtarzalne, jak większość działań związanych z realizacją systemu procesów wydobywczych.
Nr 2(522) 2015 69 Rys. 6. Proces w kopalni wg Trembeckiego a podprocesy zasilania i utrzymania w kopalni podziemnej (opr. wł.) 4. SYSTEM PROCESÓW W KOPALNI PODZIEMNEJ Uwzględniając najbardziej typowe modele procesów w przedsiębiorstwie opisywane w literaturze czy zakładzie przemysłowym [1, 8] można wskazać, że w kopalni podziemnej realizowane są dwie podstawowe grupy procesów (rys. 7). Często podział ten uzupełnia się o grupę procesów obsługowych (np. rachunkowość finansowa, zaopatrzenie itp. rys. 8.), a nazwę procesów wykonawczych zastępuje się pojęciem procesów operacyjnych. Procesy operacyjne obejmują grupę procesów podstawowych, czyli takich, których celem jest zaspokojenie potrzeb klienta zewnętrznego, służących tworzeniu wartości dodanej dla przedsiębiorstwa. Są także w typowym przedsiębiorstwie operacyjne procesy służące zaspokojeniu potrzeb klientów wewnętrznych, utrzymaniu ciągłości procesów realizowanych w kopalni, oraz umożliwiające zapewnienie powtarzalności cykli procesów realizowanych w kopalni podziemnej (rys. 9). Rys. 7. Podstawowe grupy procesów realizowanych w przedsiębiorstwie (wg [8]) Rys. 8. Procesy w przedsiębiorstwie wydobywczym podstawowe grupy (wg [1])
70 Mining Informatics, Automation and Electrical Engineering Rys. 9. Podstawowe procesy operacyjne w kopalni podziemnej Istotą procesów operacyjnych służących tworzeniu wartości dodanej dla przedsiębiorstwa górniczego i użyteczności dla klienta zewnętrznego w kopalni podziemnej jest opróżnianie podziemnego magazynu kopaliny użytecznej i dostarczanie go użytkownikowi. Pewna część tak rozumianego procesu podstawowego w postaci logistyki zewnętrznej (transport i dystrybucja) może być realizowana przez inny podmiot w łańcuchu budowy wartości. Poglądowy schemat operacyjnego (wykonawczego) procesu podstawowego w kopalni podziemnej pokazany na rys. 9. wskazuje na istotną odróżnianie się tego procesu od procesów przemysłowych nazywanych procesami produkcyjnymi. Pośrednio tłumaczy, dlaczego trudne lub niemożliwe jest wdrożenie wprost nowoczesnych metod zarządzania produkcją, znanych zwłaszcza z przemysłu motoryzacyjnego (np. Lean Management, Kaizen i innych [7, 11]) metody te stworzone zostały do innego systemu procesów. Nie oznacza to, że nie można wykorzystać ogólnej filozofii tych metod. Operacyjne procesy podstawowe w kopalni podziemnej to w ogólnym ujęciu dwie grupy działań, pokazane na rys. 10. Rys. 10. Podstawowe grupy procesów operacyjnych w kopalni podziemnej (opr. wł.) Operacyjne procesy wzbogacania i przetwarzania kopaliny, które mogą być przeprowadzane (przeważnie) na powierzchni kopalni, nie zawsze są częścią realizowanego w niej procesu podstawowego. Powszechne np. w rosyjskim górnictwie węglowym jest funkcjonowanie zakładu wzbogacania węgla jako odrębnego zakładu lub wręcz odrębnego podmiotu gospodarczego. Często także np. parametry jakościowe wydobytego węgla surowego powodują, że nie zachodzi w jego przypadku konieczność wzbogacania (w istocie: oczyszczania). Operacyjny proces wydobywczy w kopalni podziemnej składa się zawsze trzech podstawowych operacji (rys. 11).
Nr 2(522) 2015 71 Rys. 11. Podstawowe operacje w operacyjnym procesie wydobywczym w kopalni podziemnej (opr. wł.) Należy zwrócić uwagę, że ten powtarzalny cykl operacji obejmuje tylko jedną operację o charakterze technologicznym urabianie. Jest to kolejny argument wskazujący na to, że podstawowy proces operacyjny w kopalni proces wydobywczy nie jest procesem produkcyjnym. W procesie podstawowym nie uwzględniono procesów wykonywania (czy przemieszczania) obudowy wyrobisk eksploatacyjnych, które nie są częścią tego procesu, co objaśniono w dalszej części artykułu. 5. UOGÓLNIONY MODEL SYSTEMU PROCESÓW W KOPALNI PODZIEMNEJ Na rys. 12. pokazano uogólniony model systemu procesów w kopalni podziemnej. Procesy pomocnicze służą w systemie procesów operacyjnych w kopalni podziemnej do zapewnienia ciągłości procesu wydobywczego przez umożliwienie powtarzalności cykli (skraw ściany, cykl wynikający z konieczności skracania/przemieszczania urządzeń odstawy, cykl wynikający z wybiegu ściany długości pola ścianowego). Rys. 12. Uogólniony model systemu procesów w kopalni podziemnej (opr. wł.).
72 Mining Informatics, Automation and Electrical Engineering Wyróżniono dwie grupy pomocniczych procesów operacyjnych w kopalni podziemnej: pomocnicze procesy górniczych robót przygotowawczych (i niekiedy udostepniających), służące do wykonywania (drążenia) wyrobisk potrzebnych do przygotowaniu kolejnego pola wybierkowego. Wykonanie skrawu kombajnem w ścianie zmechanizowanej jest także przygotowaniem wyrobiska do kolejnego cyklu urabiania ściany; pomocnicze procesy zbrojenia i likwidacji, które obejmują generalnie operacje związane z wprowadzaniem urządzeń do nowego pola wybierkowego i usunięciem wyposażenia po wybraniu takiego pola. Składa się jednak także na nie np. przemieszczanie maszyn autonomicznych pomiędzy przodkami w systemach komorowo-filarowych (Room & Pillar) oraz, na co zwrócił uwagę Irresberger [3], przesuwanie obudowy i przenośnika ścianowego i podścianowego w zmechanizowanych kompleksach ścianowych. 6. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Polskie kopalnie węgla kamiennego stanowią pewien specyficzny podzbiór kopalń węgla kamiennego, którego wyróżnikiem jest wielopokładowa, głęboka eksploatacja pokładów węgla w warunkach współwystępujących zagrożeń naturalnych. Ze wzrostem głębokości eksploatacji zmienia się także charakter tych zagrożeń. Realizowane w polskich kopalniach podziemnych, a zwłaszcza w kopalniach węgla kamiennego, procesy przemysłowe doskonalone były dotychczas ewolucyjnie przez modyfikację elementów systemu technicznego kopalni wytworzonego w przeszłości do realizacji procesu przemysłowego. Prawidłowe zdefiniowanie systemu procesów i działań kopalni podziemnej powinno umożliwić: zdefiniowanie procesu powstawania kosztu w kopalni podziemnej, stworzenie procesowego rachunku kosztów w kopalni podziemnej, lepsze przygotowanie pracowników do uczestnictwa i zarządzania tym procesem, lepsze wykorzystanie wiedzy pozyskiwanej z systemów monitoringu i gromadzenia danych, poprawę bezpieczeństwa pracy przez nowe zdefiniowanie roli człowieka w procesie. Szerokiej dyskusji wymaga ocena, czy istnieją możliwości ewolucyjnego doskonalenia systemu procesów w polskiej kopalni podziemnej jako specyficznego podzbioru kopalń lub zachodzi potrzeba radykalnej zmiany struktury procesów i działań w ramach procesu przemysłowego. Analizy porównawcze systemu procesów realizowanych w polskich kopalniach węgla kamiennego i w tego samego typu kopalniach na świecie wskazują na istniejące potencjalne możliwości usprawnień. Powtarzalność niektórych niepożądanych zjawisk wskazuje, że weryfikacja modelu systemu procesów w polskich kopalniach jest koniecznością zarówno w aspekcie poprawy bezpieczeństwa, jak i konkurencyjności! Przedstawiony model uogólnionego systemu procesów kopalni może zostać zastosowany także do analizy systemu procesów w innych rodzajach kopalń (odkrywkowych, otworowych etc.). Literatura 1. Bitkowska A., Zyłko W.: Zarządzanie procesami biznesowymi w przedsiębiorstwie Praca pod redakcją. VIZJA PRESS & IT, Warszawa 2009. 2. Grajewski P.: Organizacja procesowa, Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa 2007. 3. Irresberger H., Grawe F., Migenda P.: Zmechanizowane obudowy ścianowe, podręcznik dla praktyków, Tiefenbach Polska Sp. z o.o., Katowice 2003. 4. Korski J.: Analiza procesu podstawowego w kopalni węgla kamiennego. W: Materiały Szkoły Ekonomiki i Zarządzania w Górnictwie Ekonomika, Organizacja, Zarządzanie i Marketing w Przemyśle Wydobywczym, Publikacje naukowe Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Kraków, wrzesień 2005. 5. Korski J.: Analiza wartości w procesie zarządzania kosztami w kopalni węgla kamiennego. Wiadomości Górnicze, 2002, nr 11, s. 460-465. 6. Korski J.: Wykorzystanie metody procesowo-logistycznej w zarządzaniu kosztami w kopalni węgla kamiennego, rozprawa doktorska, Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii, Gliwice 2005 (niepublikowana). 7. Lisiński M., Ostrowski B.: Lean management w restrukturyzacji przedsiębiorstwa, Wydawnictwo ANTYKWA, Kraków 2006. 8. Nowosielski S.: Podejście procesowe w organizacjach, Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, Wrocław 2009. 9. Skrzypek E., Hofman M.: Zarządzanie procesami w przedsiębiorstwie identyfikowanie, pomiar, usprawnianie, Oficyna Wolters Kluwer, Warszawa 2010. 10. Słownik wyrazów obcych, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1980. 11. Smith R., Hawkins B.: Lean Maintenance. Reduce costs, Improve Quality and Increase Market Share, Elsevier Butterworth Heinemann, Boston 2004. Artykuł został zrecenzowany przez dwóch niezależnych recenzentów.