Роботизация производственных процессов постепенно захватывает все отрасли, в том числе горнодобывающую. Актуальность внедрения беспилотного карьерного транспорта и других цифровых решений растёт ускоренными темпами на фоне карьерного голода.
С чего началось внедрение роботизированной спецтехники в России? Какие положительные эффекты она может дать? Стоит ли ожидать быстрого продвижения на рынке китайских разработок?
На эти и другие вопросы давали ответы на февральском вебинаре «Системы карьерной роботизации. Глобальные тренды отрасли и опыт “Цифра Роботикс”».
«Направление роботизации было создано на базе экспертиз компании “ВИСТ Групп”, на тот момент крупнейшего российского разработчика и интегратора систем карьерной диспетчеризации.
Документы, положившие начало этой отрасли, датированы 2010 годом. Тогда инициативный круг участников был несколько шире: СУЭК, ВИСТ, КАМАЗ, БЕЛАЗ, Министерство энергетики РФ и несколько других организаций», — начал свой доклад технический директор «Цифра Роботикс» Дмитрий Сиземов.
Он рассказал, что первые прототипы роботизированных машин в стране выпустили в 2014-2015 годах. Тогда тесты вели только на полигонах заводов-изготовителей спецтехники. А вот первое опытно-промышленное применение умных систем датируется 2019 годом.
Речь о проектах для угольной компании «СУЭК»: на Абаканском разрезе в Хакасии запустили роботизированный участок транспортировки вскрышной горной массы на базе 130-тонных самосвалов БЕЛАЗ-7513R, а на Тугнуйском разрезе в Бурятии — автономный буровой станок на базе модели Atlas Copco Pit Viper 271.
Пока внедрение автоматизированной карьерной техники на отечественных месторождениях — это больше единичный случай, нежели регулярная практика. Почему тренд так медленно распространяется в нашей стране?
«Десятилетний опыт команды “Цифра Роботикс” говорит о неготовности современных предприятий работать с рисками изменения своих технологий. Эффективность производства зависит от стабильности, и у современных руководителей, за редким исключением, нет опыта внедрения инноваций без её нарушения.
Карьерная роботизация, действительно, очень сложна в реализации, поэтому все заказчики предпочитают посмотреть, чтобы первый опыт прошёл кто-то другой. Но ближайшие примеры — далеко за океаном, и этот путь внедрения нам приходится медленно проходить самим», — отмечает г-н Сиземов.
Спикер выделил, какие процессы на горнодобывающем предприятии наиболее привлекательны для оптимизации. К примеру, на хозяйственно-транспортное обеспечение (обслуживание отвалов и забоев, обустройство дорог, перевозки) приходится около 25% операций по управлению техникой, но из-за невысокой себестоимости те не привлекают внимание разработчиков.
Бурение и транспортировка горной массы занимают 55% всего труда операторов, и здесь его чаще заменяют автоматикой. Экскавацию горной массы (10%) до сих пор никто не роботизировал, но работы в этом направлении ведутся.
Команда «Цифра Роботикс» объединила доступные данные о реализованных в разных странах проектах. Согласно презентации компании, на начало 2023 года в мире эксплуатировали порядка 2100 карьерных роботов.
В сегменте самосвалов лидерами по внедрению цифровых решений являются Caterpillar (573 ед.), Komatsu (444 ед.), Tage Idriver (159 ед.) и Hitachi (45 ед.). На рынке роботизированных буровых станков преобладают разработки Epiroc (69 ед.), Flanders (42 ед.), Caterpillar (18 ед.) и Sandvik (14 ед.).
Из статистики видна следующая тенденция: предприятия, занимающиеся непосредственно созданием систем, начинают вытеснять в рейтинге производителей карьерной техники. Так, в топ-3 вместе с мировыми машиностроителями вошли роботизаторы Tage Idriver и Flanders.
Первое место среди стран, использующих автоматизированную спецтехнику, занимает Австралия. За ней с большим отставанием следуют Канада, Бразилия, Китай, Чили и др.
Дмитрий Сиземов рассказал, что сейчас рынок карьерной техники в ЕАЭС насчитывает около 10 тыс. единиц, где до 70% парка занимают модели БЕЛАЗ. Долю европейцев постепенно замещают китайские бренды.
«Прогноз Parker Bay на текущий год, составленный в 2022 году, был превышен уже в 1,45 раза. Если такую динамику продолжить на следующие 10 лет и видоизменить данные иностранные аналитиков, мы получим, что к 2033 году доля роботов на рынке карьерной техники (18 тыс.) будет составлять больше 7%. В отечественном автопарке — это более 1000 машин, что вполне серьёзно», — объясняет спикер.
Компания прогнозирует, что в ближайшие 10 лет роботизация заменит более 60% операций по эксплуатации техники, преимущественно транспортировку горной массы, а функции операторов и диспетчеров видоизменятся в контрольные.
Читайте также: «Электрические самосвалы: обзор энергосберегающей техники для карьеров».
«Говоря о системах карьерной роботизации, люди подразумевают в первую очередь автономную машину. И она начинается с цифрового исполнения движений. Это значит, что руление, торможение, поднятие платформы самосвала или движение рабочих органов бурового станка происходит по данным команд, сообщаемых непосредственно к исполнительным органам.
Чтобы создать такую машину, проводят модернизацию шасси с заменой узлов управления гидравлическими системами, в простонародье называемую “ретрофит”. После этого ей можно дистанционно управлять, однако спецтехника ещё не является в полном смысле роботом.
До него не хватает навесного оборудования, которое позволяет контролировать пространство вокруг, держать связь с местными системами, получать дифференциальную поправку о текущих координатах и выполнять некоторые другие функции.
Полный робот может выполнить какое-то короткое задание, например, карьерный самосвал способен проехать заданный участок маршрута в пределах выделенной дороги или сделать манёвр под погрузку, а также сам контролирует текущую обстановку и техническое состояние и при возникновении опасности экстренно прекращает работу.
Однако такая машина всё ещё не является экономически ценной, она всего лишь позволяет выполнять работу без человека. Для того чтобы получить экономический эффект от внедрения, нужен роботизированный комплекс, объединяющий такие машины под единое автоматическое управление», — рассказал представитель «Цифра Роботикс».
Он дополнил, что компания разработала систему управления роботизированным комплексом, которая выдаёт задания каждому самосвалу или буровому станку, контролирует их исполнение и обеспечивает взаимодействие с операторами нероботизированной техники.
Спикер выделил типичные компоненты, используемые для роботизации горной техники.
Оснащение самосвалов:
Всё навесное оборудование управляется шкафом ZR BOX — собственной разработкой компании.
Оснащение бурового станка аналогичное, но с поправкой на различие в исполнительных органах машины. Кроме того, автономный самосвал и бурстанок оснащаются системой аварийной остановки, разработанной российским предприятием.
Лазерное и радарное восприятия работают независимо от времени суток, поэтому для карьерных роботов не обязательно обустраивать искусственное освещение. Кроме того, высокоточная дифференциальная поправка спутниковой навигации позволяет самосвалу определять, какое место на маршруте он занимает, а также какова его диспозиция с основными объектами на участке, в том числе с движущимися навстречу машинами.
По словам Дмитрия Сиземова, в отчётах разных международных компаний о реализованных проектах отмечают повышение производительности до 40%. Эксперт поставил такие высокие цифры под сомнение, назвав средний возможный показатель 20-22 %.
Эффекты от внедрения роботизированной спецтехники (мировая практика):
Докладчик особенно выделил последний пункт: зарубежные разработчики заявляют, что износ конструкций и узлов запрограммированных машин снижается за счёт плавных и размеренных движений, отсутствия экстремальных нагрузок. В ближайшее время «Цифра Роботикс» хочет проверить это предположение на своём опыте.
«Одним из преимуществ в работе автономных машин в сравнении с операторами является сбалансированная и заранее взвешенная последовательность действий.
Они прописываются таким образом, чтобы не нарушать технологический цикл, не повреждать машину, не использовать лишнее время или энергию, а также не препятствовать исполнению других операций в производстве, которые могут происходить на этом участке или поблизости.
Например, обход скважин блока на автономном буровом станке рассчитывается системой таким образом, чтобы не разрушать уже обурённые скважины, не помещать станок в блокирующее положение, не создавать угрозу промышленной безопасности, а также выполнять как можно меньше передвижений и основное время расходовать непосредственно на проходку.
Говоря об эффективности по применению рабочей силы, можно отметить, что в мировой практике сегодня достигнута оптимизация применения человеческих ресурсов в масштабе один специалист на контроль пяти автономных машин», — добавляет г-н Сиземов.
По мнению эксперта, подобные проекты на российских горнодобывающих предприятиях окупаются максимум за три года.
Читайте также: «Цифровизация горнодобывающей промышленности — 2024: мечты и реальность».
На вебинаре этому вопросу уделили особое внимание. По словам спикера, отчётность китайских компаний Waytous и Tage включает уже около 700 роботизированных самосвалов (их данные не вносили в вышеуказанную статистику мирового рынка), однако эти разработчики не гонятся за повышением производительности добычи и даже за окупаемостью проектов.
Помимо того, что у игроков рынка нет уверенности в способности китайских систем окупить затраты на их внедрение, возникает вопрос о допустимости использования импортного ПО на объектах критической инфраструктуры.
«Системы карьерной роботизации сложны, и рынок собственных специалистов на российских предприятиях в настоящее время не сформирован.
Из-за этого каждому заказчику, который захочет внедрить у себя системы китайского производства, придётся обращаться за обслуживанием к иностранным специалистам. Открытые каналы технических данных для представителей других государств могут стать нарушением государственной тайны», — резюмировал г-н Сиземов.
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.