Акцент на умных

Цифровая трансформация сегодня стала одним из главных инструментов в конкурентной борьбе


Падение стоимости угля и снижение спроса на него в мире вынуждает собственников горнодобывающих компаний все больше задумываться о снижении затрат. При этом, как правило, речь идет об эффективности всей производственной цепочки, а не отдельных ее элементов. И повысить рентабельность разработки месторождений, по мнению экспертов, вполне реально — с помощью цифровизации.

От беспилотников — к трехмерным измерениям

Актуальность внедрения цифровых технологий подтверждается и российскими правительственными структурами.

Так, Министерство энергетики РФ разработало ведомственный проект «Цифровая энергетика», затрагивающий угледобывающую промышленность. В частности, предполагается, что внедрение цифровых технологий позволит снизить операционные и капитальные затраты, обеспечит прирост добычи угля подземным и карьерным способом на 5-7% к 2024 году.

В качестве важного эффекта от использования цифровых технологий отмечается повышение безопасности работы на угледобывающих предприятиях. А в целом цифровизация горнодобывающей промышленности к 2025 году способна ежегодно увеличивать объем российского ВВП на сумму от 0,6 до 2 триллионов рублей.

Многие угольные предприятия уже прошли уровень базовых систем автоматизации и диспетчеризации — огромное количество разных датчиков здесь регистрируют содержание метана в шахте, отключают технику, обнаружив в зоне ее действия человека, замеряют уровень усталости работников и т.п.

Привычным становится и приобретение угольщиками беспилотных летательных аппаратов (дронов) для маркшейдерских работ, выполнения аэрофотосъемки и тепловизионного мониторинга.

Как, к примеру, уточнили в Распадской угольной компании, автоматизация маркшейдерской съемки улучшила точность расчетов и оперативность замеров, привела к сокращению времени простоя карьерной техники. Квадрокоптеры способны работать в сложных погодных условиях и обеспечивают дистанционный контроль горных работ.

На повестку дня сегодня выходит внедрение единых цифровых платформ.

Так, участники и индустриальные партнеры научно-образовательного центра «Кузбасс» подготовили комплексную научно-техническую программу полного инновационного цикла «Чистый уголь — зеленый Кузбасс», которая включает в себя 29 проектов. Напомним, что о такой инициативе губернатор Кузбасса Сергей Цивилев объявил в прошлом году в Санкт-Петербурге на Международном экономическом форуме.

— Большинство проектов предполагает использование сквозных цифровых продуктов и технологий, — уточнила Ирина Ганиева, директор НОЦ «Кузбасс».

Одно из ключевых направлений программы — разработка направления «Цифровизация горного производства».

В частности, компания «Кузбасс­разрезуголь» работает над созданием трехмерных геологических моделей Бачатского и Талдинского угольных разрезов. 3D-модели формируются с помощью специального программного обеспечения на основе данных геологоразведки и станут платформой для создания цифровых двойников предприятий. Виртуальные копии угледобывающих предприятий будут содержать полную информацию обо всех аспектах деятельности и позволят более эффективно проектировать, планировать, анализировать производство и управлять им, что, в свою очередь, способствует повышению безопасности ведения горных работ и снижению воздействия на окружающую среду. Эту работу намереваются выполнить до конца нынешнего года, в дальнейшем создать трехмерные модели и других разрезов компании.

Компания «Стройсервис» создает информационно-вычислительную систему для динамической оценки геоэкологического состояния в районе ведения горных работ. Она позволит вести текущий, перспективный и ретроспективный мониторинг влияния производства на атмосферу и водные объекты, в том числе городских агломераций. Полученная статистика в случае необходимости позволит корректировать производственные процессы для улучшения экологической обстановки.

В настоящее время КНТП «Чистый уголь — зеленый Кузбасс» передана на рассмотрение в Управление президента Российской Федерации по научно-образовательной политике. В Кузбассе надеются, что ее одобрят еще до конца нынешнего года.

Срок реализации программы составляет 5 лет на период 2020-2024 годов. Необходимый общий объем финансирования — 16 миллиардов рублей (3,5 миллиарда — бюджетные средства, 12,5 миллиарда — финансирование со стороны заказчиков — индустриальных компаний). Выполнение программы, как ожидается, позволит достичь высокого уровня импортозамещения продуктов и технологий в горнодобывающей отрасли, а также создать порядка 1 200 рабочих мест. Кроме того, программа обеспечит налоговые отчисления в размере 3,6 миллиарда рублей в региональный и федеральный бюджеты.

Цифровые карьеры

Одно из актуальных направлений в сфере цифровизации горного производства — открытие так называемых умных карьеров. В России их число растет с каждым годом и уже перевалило, по данным ГК «Цифра», за восемь десятков. Более того, российский опыт не прочь использовать и за рубежом — в Казахстане, Индии, Латинской Америке.

«Умными» предприятия становятся после внедрения там системы управления горным производством «Карьер», разработанной компанией «ВИСТ Групп», инновационные технологии позволяют оптимизировать процессы добычи и транспортировки, что попутно также снижает негативное воздействие на окружающую среду за счет сокращения потребления топлива, а также выбросов вредных веществ в атмосферу.

К примеру, на Солнцевском угольном разрезе после запуска системы по итогам почти девяти месяцев работы произошло увеличение разовой загрузки самосвалов на 10%. За счет установки датчиков на транспорте стало возможным контролировать нарушения границ охранных зон. Внедрение системы современной скоростной заправки горнотранспортного оборудования позволило сократить время заправки одной единицы техники в 2,5 раза и увеличить ее производительность. А Качканарский ГОК более чем на 8% увеличил производительность автосамосвалов.

Данные о работе техники также передаются диспетчерам и руководителям предприятия. Система непрерывно анализирует их и выбирает для карьерных самосвалов самый оптимальный маршрут следующей погрузки, что позволяет избежать простоев.

А в Кузбассе научно-исследовательский коллектив из 40 ученых, аспирантов и студентов сегодня создают первый в стране 120-тонный роботизированный карьерный самосвал. Проект называется «Разработка и создание высокотехнологичного производства автономных тяжелых платформ для безлюдной добычи полезных ископаемых в системе «Умный карьер». Конструкцию кузбассовцы прорабатывают совместно с учеными Московского государственного технического университета имени Баумана. Вместе со специалистами ПАО «КАМАЗ» ученые Кузбасского государственного технического университета написали около 30 программ для ЭВМ, которые смогут управлять рулевой и тормозной системами, двигателем, всеми агрегатами и силовым оборудованием. Финансовое обеспечение проекта составляет 217 миллионов рублей из федерального бюджета, срок реализации — 2021 год.

Планируется, что «умная» спецтехника будет работать на угольных предприятиях Кузбасса, которые ведут добычу открытым способом, все передвижения самосвалов и безопасность их работы будут контролироваться автоматически.

В системе «Умный карьер» хотят объединить программно-аппаратный комплекс, диспетчерский пункт с отслеживанием местоположения и скорости движения самосвалов, отображение навигационных параметров, мониторинг обеспечения безопасной эксплуатации самосвалов.

И контролеры, и советчики

Применение цифровых технологий в горнодобывающей промышленности не ограничивается оптимизацией производственных процессов.

Продвинутая аналитика — это направление в цифровизации, заключающееся во внедрении решений, основанных на машинном обучении и других элементах искусственного интеллекта. Снятые с работающего оборудования данные анализируются на основе статистических моделей, в результате вырабатываются рекомендации по «тонкой настройке» технологических процессов с целью повышения производительности, оптимизации затрат, снижения уровня брака или сокращения простоев.

«Системы-советчики» были внедрены на угольных, а также металлургических предприятиях «ЕВРАЗа».

Динамическое управление обогащением на Абагурской обогатительной фабрике помогает увеличить объем выпуска вторичного концентрата за счет сокращения потерь в отходах обогащения. Система подсказывает аппаратчикам мельниц оптимальные управляющие воздействия.

Продвинутая аналитика для центра управления операциями разреза «Распадский» позволяет в режиме реального времени принимать решения для сокращения потерь в производственном процессе. В результате уменьшаются простои, увеличивается коэффициент использования оборудования.

Динамическое управление обогащением на обогатительной фабрике «Распадская» на первом этапе дает возможность оперативно получать информацию об отклонениях в технологическом процессе и быстро реагировать на них. На втором этапе система подсказывает, какие управляющие воздействия помогут повысить выход и качество продукции.

Ежегодный экономический эффект от такой аналитики в целом по компании оценивается в 12 миллионов долларов.

С каждым годом границы применения цифровых инноваций на угольных предприятиях расширяются. Так, в компании «Кузбассразрезуголь» недавно внедрили цифровую технологию для мониторинга гидротехнических сооружений. Приобретенный гидрографический комплекс для измерения рельефа дна позволяет обеспечить безопасность проведения маркшейдерских работ на промышленных ГТС. Новая технология будет использоваться в УК «Кузбасс­разрезуголь» для съемки подводных намывных отложений на гидротехнических сооружениях компании, съемки затопленных выработок для оценки находящихся там объемов воды, а также для дистанционного контроля и мониторинга ситуации всех водных объектов компании в паводковый период.

Павел АЛЕКСАНДРОВ


Вердер Сайнтифик 2021