Системы автоматизации подземной техники: эффекты и возможности

Наша страна оказалась на втором месте в мире по интенсивности использования современной и экологичной техники в горнодобывающей отрасли. Рейтинг составила независимая британская аналитическая консалтинговая компания GlobalData в марте 2022 года, определив на первое место Канаду. Откуда такие достижения?

А обеспечил их, по всей вероятности, один проект: ПДМ на литий-ионных батареях по технологии BEV, которые выпускает российская «Первая горно-машиностроительная компания» («ПГМК»). И вот уже 25% уранодобывающего комплекса страны обеспечены батарейными ПДМ. При этом «ПГМК», создавая свою экологичную подземную технику, следует и ещё одному глобальному тренду — автоматизации оборудования. Подробнее об этом мы поговорили с генеральным директором и основателем «Первой горно-машиностроительной компании» Игорем Семёновым.

Игорь Семёнов, генеральный директор и основатель «Первой горно-машиностроительной компании»

— Игорь Юрьевич, объясните, каким образом ваша компания сегодня работает с системами автоматизации? Насколько они применимы к батарейным ПДМ?

— Автоматизированная система контроля сегодня является одной из ключевых технологий, которую мы внедряем. Она позволяет значительно повысить эффективность и управляемость нашего горно-шахтного оборудования благодаря использованию сенсоров и датчиков для мониторинга и контроля основных параметров и функций машин.

При этом мы также применяем искусственный интеллект, который позволяет нашим машинам адаптироваться к изменяющимся условиям работы и выполнять задачи более эффективно. Это не только повышает производительность, но и сокращает возможность ошибок, а также минимизирует потери времени и ресурсов.

— Какие эффекты, на ваш взгляд, может обеспечить автоматизация для добывающего предприятия?

— Одним из важнейших преимуществ нашей системы является её способность обеспечивать непрерывный контроль и мониторинг работы горно-шахтного оборудования. За счёт установки сенсоров и датчиков на различных компонентах этих машин мы постоянно собираем информацию об их состоянии и параметрах работы, таких как температура, давление, скорость и нагрузка. Эти данные передаются в систему управления, что позволяет операторам в режиме реального времени контролировать работу машин и принимать соответствующие меры в случае необходимости.

Применение аналитики и машинного обучения дополнительно улучшает работу погрузочно-доставочных машин. Мы используем реальные данные, собранные с наших машин, для анализа на удалённых серверах. Это помогает нам выявлять тренды и прогнозировать возможные поломки или неисправности, что позволяет предотвратить потенциальные проблемы и сократить время, когда машины стоят на ремонте. Благодаря непрерывному мониторингу состояния машин и оперативным предупреждениям о возможных рисках, операторы имеют более полную информацию для принятия решений и предотвращения аварийных ситуаций или повреждений.

На данный момент наша команда ведёт активную разработку программного обеспечения для автоматизированного управления, которое будет предлагать оптимальные маршруты и давать рекомендации по оптимизации работы горно-шахтного оборудования на основе данных о текущей загрузке, местоположении и других параметрах. Мы стремимся создать систему, способную оптимально распределять задачи между несколькими машинами, минимизируя время их простоя и выполнения операций, что в результате снизит затраты на топливо и ресурсы.

Наши специалисты также прогнозируют, что внедрение автоматизированной системы контроля и управления сократит количество человеческих ошибок и предотвратит аварийные случаи в шахтах на 98%.

— Условия подземных горных выработок задают свои требования. Реально ли обеспечить здесь корректную работу упомянутых вами датчиков и сенсоров?

— Определённые трудности при внедрении данной технологии, конечно, возникают. В условиях подземных шахт мы сталкиваемся с рядом проблем, связанных с работой датчиков. Одним из главных испытаний является недостаточная вентиляция, в результате чего на поверхности сенсоров накапливается грязь.

Это искажает сигналы и приводит к неправильной работе датчиков. Если этой проблеме не уделить должного внимания, это может привести к опасным ситуациям для рабочих.

Ещё одной сложностью являются вибрации и удары, которые оказывают негативное воздействие на работу датчиков. В подземных горных выработках часто возникают взрывы или скачки давления, которые могут повредить или полностью вывести из строя всю систему. Это приводит к потере контроля над процессами в шахте.

Также стоит учитывать, что шахты, особенно старые и глубокие, характеризуются высокой температурой и влажностью, что негативно сказывается на работе датчиков, установленных на подземных машинах. Высокая влажность приводит к коррозии и окислению электронных компонентов, что снижает их проводимость и надёжность. Кроме того, высокая температура может вызвать перегрев и повреждение электроники.

Недоступность многих участков подземных шахт для регулярного обслуживания и замены датчиков является ещё одним вызовом при внедрении технологии. Это создаёт проблемы, когда компоненты выходят из строя, так как их замена требует специального оборудования и квалифицированного персонала.

Несмотря на то, что наши клиенты несколько насторожено относятся к радикальным нововведениям, это не мешает нам развиваться. При этом мы видим, что интерес к новым технологиям растёт, причём со стороны как российских, так и зарубежных партнёров. Да, мы получаем предложения по партнёрству и от иностранных коллег, однако в связи со сложившейся неопределённой ситуацией в мире временно откладываем международные соглашения.

— Можно ли считать автоматизацию подземных горных выработок современным трендом?

— За последние три года в сфере автоматизации подземной добычи было получено и зарегистрировано более 48 000 патентов. Это свидетельствует о значительном интересе к данной технологии и инновационной деятельности в целом. Осознание важности автоматизации в подземной добыче становится всё более очевидным по мере того, как растёт глубина подземных горных выработок, а рудные тела становятся более удалёнными и труднодоступными. Однако ранее автоматизация в этой сфере происходила медленно из-за сложностей, связанных с динамикой подземных работ и автоматизацией некоторых видов оборудования.

— По вашему мнению, с чем связан интерес к этому направлению именно в последние годы?

— Автоматизация шахт получила новый импульс после пандемии COVID-19, когда удалённая работа стала необходимостью. И практика внедрения показала, что такие системы создают дополнительные преимущества. Во-первых, они повышают безопасность и улучшают условия труда для рабочих.

Во-вторых, автоматизация способствует повышению производительности, оптимизирует использование транспортных средств и управление мобильным парком. Также внедрение систем дистанционного управления шахтой позволяет оперировать процессами удалённо. Более того, автоматизация позволяет анализировать производственные процессы, оптимизировать производительность и повышать эффективность операций.

Соответствие стандартам в области экологии, социальной политики и управления (ESG) является дополнительным преимуществом автоматизированного горного оборудования. Это также открывает перед добывающими компаниями новые рынки сбыта и позволяет привлекать дополнительное финансирование в свои горнодобывающие проекты.

Одним из важных положительных эффектов внедрения автоматизации является возможность сократить число неквалифицированных рабочих на шахте и при этом увеличить число квалифицированных специалистов. Это обеспечивает повышение качества работ и эффективности процессов, а также создаёт условия для более продуктивного использования трудовых ресурсов.

Так что сегодня автоматизация становится неотъемлемой частью стратегий развития горнодобывающих предприятий, а их успех зависит от грамотного применения инновационных технологий и автоматизированных систем.

— Вы упомянули о возможности увеличить количество квалифицированных рабочих на предприятии за счёт автоматизации. Расскажите об этом эффекте подробнее.

— Неквалифицированные рабочие будут полностью вытеснены автоматизацией и роботизацией. Этот факт уже неизбежен. Однако инновации могут стать ключевым фактором для привлечения и удержания талантливых сотрудников в горнодобывающей отрасли. Молодые специалисты и профессионалы стремятся работать в компаниях, которые активно внедряют новые технологии и открыты для инноваций. Присутствие инновационной среды может помочь привлечению высококвалифицированных специалистов и созданию команды, способной воплощать новые идеи и проекты в реальность.

— Какие ещё тенденции в использовании инноваций в горнодобывающей промышленности вы фиксируете в последнее время?

— Беспилотные подземные автосамосвалы становятся ключевым инновационным направлением в робототехнике в горнодобывающей промышленности. Ведущие горнодобывающие компании в Австралии, Европе и Америке всё больше переходят на автономные технологии, стремясь к нулевому числу травматических случаев (Vision Zero). С помощью искусственного интеллекта, машинного обучения и автономных систем горнодобывающие компании улучшают безопасность и эффективность операций в шахтах.

Одной из ведущих компаний в этой области я бы назвал компанию Sandvik, которая разработала систему автоматизации погрузочно-разгрузочных работ. Эта система обладает новыми сенсорными возможностями и искусственным интеллектом, позволяющим реагировать на окружающую обстановку в режиме реального времени. С помощью обнаружения препятствий, предотвращения столкновений и 3D-картирования автосамосвалы способны самостоятельно планировать свои маршруты и адаптироваться к постоянно меняющейся обстановке.

В состязании за лидерство в этой области также участвуют компании Komatsu, Epiroc, Atlas Copco и Caterpillar. Они также разрабатывают свои автономные системы, которые помогут повысить безопасность и эффективность в горнодобывающей промышленности, а также сэкономить топливо и снизить выбросы в атмосферу.

Только вот все эти компании, к сожалению, перестали поставлять своё оборудование в нашу страну. В связи с этим особенно важно развивать российские решения, соответствующие мировым трендам. И «ПГМК» нацелена на активный поиск партнёров среди недропользователей, с которыми совместными усилиями мы сможем достичь выдающихся результатов. Лишь объединившись, мы сумеем преодолеть любые трудности и обеспечить взаимное развитие.

— А сотрудничает ли «ПГМК» с другими организациями, университетами или исследовательскими центрами для разработки и внедрения инновационных решений в производство?

— Безусловно. Например, мы наладили партнёрство с НИТУ «МИСиС». Сотрудничество развивается динамично: студенты, магистры и сотрудники института участвуют в разработке конструкторской документации для погрузочно-доставочных машин.

Специалисты исследуют результаты промышленных испытаний, формируют рекомендации по эксплуатации и производству новых образцов, а также проводят тренинги для повышения квалификации по этим вопросам. Это партнёрство также позволяет «ПГМК» привлекать талантливых студентов для практики и продвигать инновационные решения в отрасли.

«ПГМК» входит в состав группы компаний «ИТЭЛМА», работающей в трёх основных направлениях: электроника, авиастроение и девелопмент. Вместе с ними мы и реализуем проекты по автоматизации горно-шахтного оборудования. Главной задачей нашей совместной деятельности мы видим разработку отечественных датчиков и ПО.

— Перечисляя эффекты внедрения современных технологий, в частности систем автоматизации, вы говорили об их связи с ESG-стратегией. Почему вы видите эти процессы звеньями одной цепи?

— Внедрение новых технологий в горнодобывающую промышленность является ключевым фактором в достижении экологической устойчивости и снижении негативного влияния на окружающую среду. Одним из наиболее значимых направлений является разработка и использование более экологически чистых методов добычи, таких как подземная добыча, которая позволяет минимизировать воздействие на природу и сохранять её ландшафты.

Также использование энергоэффективного оборудования, возобновляемых источников энергии и оптимизация процессов ведёт к снижению потребления энергии и вредных выбросов.
В целом внедрение новых технологий способствует не только экологической устойчивости горнодобывающей промышленности, но и развитию зелёной экономики и созданию новых рабочих мест, что в конечном итоге приводит к экономическому росту, улучшению качества жизни и устойчивому развитию нашей планеты.