Цифровой советчик флотации

Пожалуй, сегодня уже можно утверждать, что искусственный интеллект перестал быть технологией будущего, превратившись в технологию настоящего. Алгоритмы ИИ уже превосходят возможности интеллекта человеческого в решении многих задач, требующих обработки данных. Находит эта технология применение и в горном деле, в частности, всё большую популярность приобретает такой инструмент, как цифровой советчик.

Так, цифровой советчик для управления процессом флотации уже больше года — с ноября 2022 года — работает на одном из горнодобыващих предприятий Башкирии. Обогатители зафиксировали, что сквозное извлечение меди благодаря искусственному интеллекту удалось увеличить на 0,4%. Это только оно из достижений и, безусловно, успех. Однако производство ставит свои условия.

Выступая на форуме Seymartec Mining, руководитель программы цифровой трансформации УГОКа, рассказал не только о возможностях, которые даёт цифровой советчик, но и о вызовах и сложностях, с которыми столкнулась фабрика в процессе внедрения и адаптации этого инструмента.

ИИ, посоветуй!

Но для начала давайте поговорим о том, что умеет цифровой советчик и для чего это решение понадобилось обогатительной фабрике.

Что касается целей внедрения, то здесь всё в общем-то очевидно. Фабрика стремится стабилизировать и оптимизировать процесс обогащения медно-цинковых руд, то есть минимизировать потери полезных компонентов и расход реагентов. Для производства важна также возможность прогнозирования объёмов выхода концентратов. Кроме того, ИИ, как известно, призван снизить роль человеческого фактора: флотатор может не выдержать параметры из-за усталости, у него может «замылиться» глаз, ему может банально не хватить опыта.

Как же работает цифровой советчик? В основе его функционирования, как и любого инструмента искусственного интеллекта, лежит работа с массивом данных и алгоритмами. Если говорить об обогатительной фабрике, то здесь на флотационное оборудование монтируют контрольно-измерительные приборы, а на рабочих столах флотаторов и технологов появляется специализированное ПО.

Программисты совместно с обогатителями формулируют правила для технологических режимов переработки разных сортов руд и заводят их в цифровой советчик. КИП собирает данные: уровень пульпы, её плотность, расход реагентов, содержание металлов и другие — и передаёт их на рабочий стол флотаторов. Для каждого из показателей устанавливаются границы, и, если они нарушаются, «умная» система подаёт сигнал флотатору — не вносит корректировки, а только даёт рекомендации.

Специалист может как принять их, так и отклонить, а все действия фиксируются в аналитическом модуле системы. Для ГОК было принципиально, чтобы цифровой советчик не имел обратных управляющих воздействий на системы КИПиА и АСУ ТП. В любой момент флотатор может отключать и включать правила.

Вроде бы, всё понятно и логично. Но это как раз тот случай, когда гладко было на бумаге, но забыли про овраги.

Сложность № 1: важно разбираться в технологии

«У нас очень много талантливых программистов. И на рынке работают очень много компаний, которые на старте говорят: «Дайте нам данные, мы их проанализируем, сформулируем зависимости и запустим цифровой советчик». Но в результате система не срабатывает. Мы убедились в том, что мало привлечь в команду хороших математиков и программистов.

Если в ней нет людей, которые разбираются в технологии, внедрение цифрового советчика будет бессмысленным. Мы сменили три команды разработчиков, прежде чем к нам пришли люди, которые умели говорить на одном языке с технологами. Очень важно правильно отражать логику и связь, которые нужны для корректной работы советчика», — подчеркнул руководитель проекта.

Специалист уточнил, что с самого начала УГОК сотрудничает с одним поставщиком решений — компанией Ctrl2go Solutions, и работой своего партнёра заказчик очень доволен. Однако в связи с тем, что цифровой советчик флотации — решение для отрасли новое и неосвоенное, пришлось менять проектные команды для того, чтобы достичь необходимых результатов. Тем более что большие сложности создаёт минерально-сырьевая база.

Сложность № 2: неоднородность состава руды

Пожалуй, это главная трудность, с которой столкнулись разработчики и обогатители при внедрении цифрового советчика. На фабрике перерабатывают 8 сортов руды, для каждого из которых существует свой технологический режим обогащения. Меняется не только содержание ценного компонента, но и другие параметры, существенно колеблется и объём переработки. Даже в рамках одного рудного тела присутствуют различные соединения химических элементов. Создатели решения сгенерировали 120 правил, которые система демонстрирует в режиме реального времени. 120 правил для каждого типа руды.

«Мы увидели, что цифровой советчик продемонстрирует максимальный эффект на моноруде, при стабильном сбалансированном процессе. В этом случае за счёт тонких настроек фабрика может поднять извлечение. У нас идёт переработка различных руд. И было так: мы запросили техкарту, техрегламент, разработали правила, забили их в систему и… ничего.

Мы не взлетели. Были сплошные отклонённые советы, потому что жизнь задаёт свои правила, а на реальном производстве всё происходит не совсем так, как прописано в техкарте: процесс более динамичный, более сложный. Нам пришлось на первых этапах всё радикально упрощать, уменьшать количество правил, и только потом, шаг за шагом, вводить дополнительные», — рассказал руководитель проекта.

Эксперт добавил, что и сегодня цифровой советчик довольно болезненно переживает переход с одного типа руды на другую, и на обновление техпроцесса требуется несколько часов.
«Наша фабрика частично работает с колёс. А бывают у нас сложные месяцы, когда случается до 12 переходов с руды на руду. Вариативность сырья не позволяет цифровому советчику работать с максимальной эффективностью.

Сейчас, когда мы этот момент увидели, мы пересматриваем производственную программу, взаимодействуем с нашими добывающими объектами и стремимся организовать процесс так, чтобы минимизировать количество переходов с руды на руду», — поделился опытом спикер.

Сложность № 3: повышение требований к оборудованию

Пожалуй, этот момент стоит отнести даже не к сложностям, а к неизбежным аспектам внедрения систем автоматизации и цифровизации. Например, на производствах часто отмечают, что с появлением на промплощадке сварочного робота на заводе повышается качество заготовок. Почему?

Да потому что с ним невозможно договориться: это живой человек заварит даже деталь с большим зазором, робот же просто откажется работать, когда изделие не соответствует заведённым в него требованиям. Нечто подобное зафиксировали и в Башкирии.

Во-первых, в процессе внедрения цифрового советчика специалисты УГОКа поняли, что уровень автоматизации фабрики недостаточно высок. Пришлось дооснастить оборудование контрольно-измерительными приборами. Поставку и внедрение КИП также осуществляет Ctrl2GO Solutions, то есть речь идёт о поставке под ключ.

Ну а во-вторых, цифровой советчик показал, что некоторые элементы системы работают недостаточно эффективно. Программно-аппаратный комплекс очень чутко реагирует на несбалансированность техпроцессов, показывает мельчайшие неточности в работе оборудования, в том числе и неосновного.

Даже если эти неточности не влияют на эффективность процесса флотации, система, которая контролирует и увязывает между собой несколько сотен параметров, зафиксирует эти непаспортные значения. Таким образом, цифровой советчик диктует более высокие требования к эксплуатации системы.

«Цифровой советчик вскрывает все несогласованности в работе фабрики: соответствует ли бумага реальным действиям, корректно ли работает оборудование, правильно ли работают флотаторы. И уже на этих моментах мы получаем колоссальный массив данных для корректирующих действий», — отмечает руководитель проекта.

Сложность № 4: человеческий фактор

История о том, что люди на местах на первых порах воспринимают любые нововведения, любые технологические усовершенствования как что-то лишнее, ненужное, мешающее работать, не нова. Так было с промышленными роботами, системами позицонирования, «умными» касками, так случилось и с цифровым советчиком в Башкирии.

«Казалось бы, такой замечательный инструмент, призванный помочь флотатору в работе! Но нет, мы столкнулись с жесточайшим неприятием», — вспоминает эсперт.

Наверное, на каждом производстве есть специалисты, которые в силу своего опыта или врождённых качеств справляются с задачей лучше других, справляются идеально. Для предприятия такие люди — кудесники, они совершают чудо: на фабрике в их смену процесс идёт стабильно, потери минимальны, извлечение высокое. И без всякого советчика они свои смены отрабатывали, и придраться было не к чему. Делиться своими знаниями такие волшебники, понятное дело, не торопятся.

И именно самые опытные флотаторы в Башкирии больше всех сопротивлялись внедрению нового инструмента. А ведь система как раз и призвана передавать экспертные знания как лучшие практики — в числе прочего за счёт этого она позволяет оптимизировать процесс.

«Как замотивировать людей работать с новой системой? Конечно же, деньгами. Что мы и сделали.
Чтобы эта тема у нас взлетела, мы ввели ежедневный мониторинг, чтобы видеть, как отработала смена: сколько флотатор принял советов, почему отклонил, какие это советы и почему их не приняли. Сегодня большинство коллег уже относятся к системе лояльно, понимая, что она действительно помогает в работе», — говорит представитель ГОКа.

Работа с персоналом на фабрике продолжается. Система фиксирует и анализирует все действия флотаторов, и на основании этих данных можно провести «разбор полётов». Например, советчик предложил рекомендацию, но флотатор её отклонил. Почему? Потому что посмотрел на те или иные параметры и принял решение, полагаясь на свой опыт.

И это решение может быть правильным. Но может быть и так, что флотатор не учёл какие-либо данные — не посмотрел на процесс так широко, как это может сделать искусственный интеллект. В общем, идёт процесс как машинного, так и человеческого обучения.

«Сейчас мы также ввели рейтинг флотаторов на основании эффективности их работы. На основании этого рейтинга мы пересмотрели и мотивационный фонд. Это небольшое соцсоревнование, но прелесть его в том, что здесь нет и не может быть никакого субъективного мнения. С точки зрения контроля квалификации персонала система даёт практически безграничные возможности», — добавляет руководитель проекта.

А ещё специалист говорит, что для того, чтобы такое решение, как цифровой советчик, действительно показало свою эффективность, необходима абсолютная вовлечённость в процесс первых лиц предприятия. На комбинате разработаны формы, и каждая смена отчитывается о работе советчика. Сама по себе цифровая трансформация на производстве не случится.

Что дальше? Работы, признаёт руководитель проекта, ещё много, и решение части названных проблем пока не найдено. К тому же цифровой советчик на фабрике внедряют поэтапно: первые КИПы установили на первой секции измельчения и первой секции флотации, сейчас система работает примерно на трети фабрики. Здесь очень важно, что базовая автоматизация и цифровое решение разработаны в России, а это значит, что проект наверняка будет завершён в запланированные сроки и позволит достигнуть требуемого эффекта.