За цифрой будущее горной добычи

«Индустрия 4.0», или четвёртая промышленная революция, — сегодня модно говорить о том, что она бесповоротно изменит производство за счёт новых технологий и высокотехнологичных систем, за которыми активно «охотятся» как мировые, так и российские компании. Последним, впрочем, находить подходящие решения на рынке всё труднее — очень уж оперативно добрались санкции до технологического рынка.

В 2022 году Институт статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ опросил представителей обрабатывающей, добывающей промышленности и энергетики из тридцати регионов РФ, и оказалось, что приблизительно 70% респондентов внедрили на своих предприятиях цифровые технологии. При этом 45,5% опрошенных планировали активно расширять их применение, а каждый третий руководитель сообщил о том, что намерен сделать это до конца 2024 года.

Как писал Маяковский в поэме «Хорошо»: «Я планов наших люблю громадьё». Однако как цифровизировать промышленность, когда количество доступных технологий для российского бизнеса ограничено? Брать и использовать свои!

В рамках деловой площадки CTT FORUM состоялась третья международная конференция «Future of Mining — Будущее горной промышленности». Участники секции «Цифровое управление горнотехническими системами» обсудили последние цифровые и технологические решения для предприятий горной промышленности.

Цифровые системы везде

Первый спикер, профессор, заведующий лабораторией управления горнотехническими системами ИПКОН РАН Константин Анистратов рассказал участникам конференции о принципах построения цифровой системы управления горным предприятием.

«Мы рассматриваем цифровую систему управления как конечный результат трансформации горнодобывающих предприятий, автоматизации отдельных операций, процессов и техники», — отметил г-н Анистратов.

По словам эксперта, практически на каждом горнодобывающем предприятии уже используются цифровые системы. Это лишь подтверждает достоверность результатов проведённого в прошлом году специалистами ВШЭ опроса. Речь идёт о таких системах, как 1C и ERP, а также о решениях Mineframe и российской горно-геологической информационной системе «ГЕОМИКС».

«Для того, чтобы всё это естественно работало, необходимы не только внедрения и разработки программного обеспечения, но и создание определённых организационных структур, которые будут непосредственно управлять данными процессами», — подчеркнул спикер.

Природный газ и аккумуляторы на службе у горнодобытчиков

Директор отдела развития сервиса АО «ТД «БЕЛАЗ» Борис Горбунов в своём докладе остановился на последних решениях в области горного машиностроения. Спикер подчеркнул, что белорусский производитель столкнулся с санкциями раньше российских, поэтому кризис 2022 года для компании не стал большой неожиданностью.

«В нашей стратегии развития с 2019 года мы среди основных рисков предусмотрели сильную зависимость производства от импортных компонентов и узлов, включая те, что поставляются из дружественных стран.

Поэтому на сегодняшний момент мы перестроили транспортно-логистические цепочки под себя, отдали приоритет отечественным производителям и провели серьёзнейшую работу по импортозамещению в нашей технике без потери качества. Также мы продолжаем вовлечение и поиск российских компонентов, запасных частей, деталей и материалов для того, чтобы наша техника была максимально импортонезависимой и имела суверенитет», — поделился опытом Борис Горбунов.

Какие технологии использует «ТД «БЕЛАЗ»? Их, как оказалось, достаточно много, начиная от удалённого мониторинга и энергосберегающих технологий до применения природного газа в карьерной технике. По словам эксперта, природный газ, в том числе его сжиженная форма, является крайне перспективным видом топлива, и Россия обладает огромными перспективами в развитии данного направления, вот только необходимо создать соответствующую инфраструктуру.

Природный газ, к слову, в белазовской технике уже используется. Например, на нём работает самосвал грузоподъёмностью 90 тонн. Машина эксплуатируется на территории Кузбасса: с помощью системы удалённого мониторинга специалисты компании постоянно отслеживают состояние техники. В перспективе — производство 130-тонного самосвала, работающего на сжиженном природном газе.

Другой вариант — самосвал на аккумуляторных батареях того же класса грузоподъёмности (90 тонн). Машина полностью электрическая, а батареи для неё произведены в России.
Что касается беспилотных самосвалов, то пока практического воплощения у проекта нет, подчеркнул спикер. Однако специалисты компании активно работают над этой концепцией.

Без 1С никуда

В контексте разговора о современных технологиях в промышленности и цифровизации нельзя не упомянуть отечественного разработчика — компанию 1C, решения которой сегодня активно применяются во многих отраслях, включая добычу полезных ископаемых.

О предложениях для горнодобывающей отрасли рассказал директор ООО «СИНЕРГО» Константин Давкаев. В частности, спикер упомянул решения ERP уровня, которые включают в себя управленческий, бухгалтерский, налоговый и международный учёт, закупки и снабжение. Также в кейсе компании присутствуют решения для управления ремонтом и техническим обслуживанием оборудования, инвестиционными проектами, логистикой и транспортными потоками, заработной платой сотрудников и т. д.

«Что касается самой линейки решений для горнодобывающей промышленности, то уже очень большое количество предприятий России, не только ближнего зарубежья, эти решения используют. На данный момент идёт их активное внедрение на нескольких предприятиях России и Казахстана», — отметил г-н Давкаев.

Ещё одна популярная система отечественного производства — учёт ГСМ. По словам эксперта, решения 1С позволяют вести тотальный учёт горюче-смазочных материалов: от поступления топлива и масляных жидкостей на предприятие до списания на конкретном оборудовании или для конкретных технологических процессов.

В целом, отметил спикер, спрос на российские цифровые решения среди горнодобытчиков присутствует.

«Концепция у нас всегда была одна на годы вперёд: не заниматься импортозамещением, а делать хороший продукт, который было бы удобно использовать. Рост есть, динамика есть, тренды к импортозамещению, конечно, у предприятий, особенно крупного сегмента, есть. Естественно, мы на них отвечаем», — сообщил Константин Давкаев.

Основание для модернизации

Ещё одна отечественная разработка, которая достаточно долго присутствует на рынке, — это программный комплекс TRIM, предназначенный для создания информационных систем управления физическими активами компаний: оборудованием и техникой, объектами инфраструктуры, материальными запасами и т. д.

Исполнительный директор компании-разработчика «Спецтек» Валерий Матюшин рассказал об информационных моделях сопровождения этапов жизненного цикла технологического оборудования.

«Это самый распространённый вопрос, что делать с единицей оборудования. Вот есть какой-то агрегат, мы его эксплуатируем, ремонтируем и понимаем, что приходит время, когда пора решить: продолжать ли обслуживать его или стоит провести капитальный ремонт, а то и вовсе заменить, модернизировать, увеличить производительность и т. д.», — отметил спикер.

Он представил концепцию принятия решений в соответствии с международным стандартом ISO 55001, основанную на оценке рисков отказов оборудования, поддержка которой реализована в системе TRIM. Также спикер рассказал про критерии принятия решений о выборе стратегии обслуживания, замене оборудования и складских запасах запасных частей.

«Все говорят: надо считать совокупную стоимость владения, стоимость затрат, удельную стоимость ремонтных затрат на выпускаемую продукцию. Но особенность этого показателя, этого критерия, состоит в том, что сумма затрат, которая в течение года тратится на ремонты, соотносится с восстановительной стоимостью. Поэтому стоит установить предел, который и станет для вас основанием для принятия решения о модернизации или замене оборудования. Для этого не надо делать сложные ТЭО», — поделился опытом г-н Матюшин.

Цифровые двойники на горных предприятиях

Разумеется, расширение применения цифровых технологий в промышленности предполагает внедрение на предприятиях горной промышленности искусственного интеллекта, систем, способных обрабатывать большие объёмы данных, и, конечно же, цифровых двойников, оптимизирующих производство.

Об опыте создания и внедрения данной технологии рассказала ведущий технический писатель технологической буровзрывной компании «АЗОТТЕХ» Татьяна Сахапова.

Сама компания была создана в 2008 году. Спустя десятилетие она вошла в группу компаний
«ЕвроХим», а на сегодняшний день является частью одной из крупнейших интегрированных энергетических компаний мира — СУЭК.

«Проанализировав, какие направления развиваются в нашей стране и, в частности, в горнодобывающей и в строительной промышленности, мы выделяем несколько направлений в области цифровых технологий, которые хотим развивать в дальнейшем. Это цифровое прототипирование, большие данные, цифровой двойник, умные машины и фабрики.
Чтобы разговаривать на одном языке, я хочу ввести понятие «цифровой двойник».

Мы будем говорить именно о динамическом виртуальном представлении физического объекта или системы в течение всего жизненного цикла или одного из этапов этого жизненного цикла с использованием данных в режиме реального времени для понимания, изучения и оптимизации работы. Такие проекты уже были реализованы в больших компаниях, таких как «Сибур», «Северсталь», «Газпром», — с этих слов начала своё выступление г-жа Сахапова.

На основе этих имеющихся проектов специалисты «АЗОТТЕХа» планируют разработать собственную систему цифрового двойника. Зачем же он нужен условному горному предприятию?

Можно выделить несколько основных причин:

• для обучения персонала при пусконаладочных работах;
• для подготовки студентов в ведущих вузах страны;
• для презентации предприятия заказчикам на выставочных мероприятиях;
• для анализа эргономики и дизайна;
• для телеметрии с цифровым прототипированием;
• для технического и сервисного обслуживания;
• для аналитики различных показателей при сервисном и технологическом обслуживании;
• для геймификации производственного процесса при отработке технологических показателей;
• в качестве цифровой инструкции по эксплуатации и т. д.

«Наша компания сейчас стоит на пороге цифровой трансформации в рамках «Индустрии 4.0». И мы сейчас разрабатываем концепцию и стратегию, которая включает в себя развитие диспетчеризации, телеметрии, позиционирования, технического обслуживания на базе цифрового двойника. Тот проект, о котором я говорю, — это основа и базис для всей дальнейшей работы по цифровой трансформации», — пояснила Татьяна Сахапова.

По словам спикера, реализация проекта включает в себя несколько этапов, представленных в таблице 1.

Использовать технологию цифрового двойника компания планирует сразу в нескольких областях: в обучающем тренажёре, в технологическом процессе для государственной инспекции при передаче различных данных производственного процесса, при техническом обслуживании, а также в области предиктивной аналитики и телеметрии.

Длительные простои не идут на пользу производству

Также нюансами внедрения подобной технологии поделился директор центра цифровых технологий АО «Моделирование и цифровые двойники» Андрей Крылов. Речь шла об отечественном программном комплексе ServiceVizor 2.0, который, по словам спикера, позволяет повысить эффективность работы специалистов в области сервиса и различного вида ремонтов производственного оборудования.

«Какая основная цель системы? Снизить потери вследствие простоев оборудования. Внеплановые простои дают большую потерю в прибыли предприятия — до 50 миллионов рублей на миллиард выручки, это весьма значительная величина для крупнотоннажного производства.

Тщательно анализируя причины внеплановых простоев, мы убедились, что проблема комплексная. Она складывается из существенных недоработок сразу по нескольким направлениям деятельности службы эксплуатации и ремонта», — подчеркнул спикер.

Что же это за недоработки? В них входят:

• неполные и недостоверные обходы;
• несвоевременно устраняемые поломки;
• отключение и полная остановка оборудования в случае аварийной ситуации.

В совокупности они часто приводят к долгим простоям на производстве. Улучшить процесс эксплуатации и ремонта призвана представленная экспертом система, которая уже внедрена на некоторых предприятиях. В частности, она эксплуатируется на нефтеперерабатывающем заводе в Нижнекамске.

«Мы провели тесты, в рамках которых сымитировали аварию на производственном оборудовании этого нефтеперерабатывающего завода. И аварийная бригада без системы выполняет работу за 31 минуту, с нашей системой — устойчиво вдвое быстрее, за 16 минут. Во многом это сокращение за счёт того, что люди выполняют непосредственно необходимые работы и не тратят время непроизводительно», — поделился результатами эксперимента Андрей Крылов.

Отдельная находка разработчиков — инструкции дополненной реальности. Это интерактивные электронно-технические руководства с 3D-моделями, которыми может воспользоваться техник или даже молодой специалист при обучении. В дополненной реальности можно выводить дополнительную полезную информацию: показания датчиков, мнемосхемы, индикацию технических мест, где выявляется дефект, расхождение, отклонение и т. д.

Решение, как отметил г-н Крылов, состоит из двух основных частей: приложения, которым пользуется сотрудник, и веб-приложения для руководителя, которое позволяет разрабатывать интерактивные инструкции, интегрировать их с технологическими картами, анализировать и наблюдать в реальном времени выполнение определённых видов работ и т. д.

На этом тема цифровых двойников себя не исчерпала. Заместитель генерального директора ООО «Фидесис» Максим Соннов кратко рассказал присутствующим об отечественном инженерном программном обеспечении САЕ Fidesys и его применении при проведении открытых горных работ и работ на подземных горных выработках.

«Софт вообще используют как в горной промышленности, так и в машиностроении, в нефтегазовой отрасли — это тяжёлая такая система. В горной индустрии его применяют в двух направлениях: подземные горные работы, устойчивость горных выработок и расчёт напряжения деформированного состояния», — пояснил г-н Соннов.

Об искусственном интеллекте замолвите слово

Следующий докладчик, управляющий директор ООО «Пиклема» Михаил Макеев в своём выступлении затронул тему искусственного интеллекта, а именно использование технологии ИИ при модернизации систем диспетчеризации.

«Какие сейчас есть проблемы? Много всего внедрено, например, старые системы диспетчеризации, контроля топлива, усталости водителя — это всё очень сложно поменять. Почему? Потому что все, даже сами поставщики, предлагают приблизительно одно и то же: выкиньте всё и поставьте заново. Но нужно учитывать, что придётся переоснащать всю технику, а на это уйдёт несколько месяцев, а то и полгода. Это потери оперативного управления, производительности и так далее», — поделился своим видением ситуации эксперт.

ООО «Пиклема» предлагает замену и обновление старых функций с учётом новых технологических решений без остановки работы старой системы. В частности, до конца года компания намерена таким образом «переоснастить» порядка 200 единиц техники, собрав все данные в единое окно для водителей.

«Сегодня много было сказано про импортозамещение, это, конечно, хорошо, но нам нужно создавать такие продукты, которые на международном рынке будут являться лидерами. Тогда наши компании, наши горнодобывающие предприятия, наши заказчики и партнёры будут эффективными в мире», — резюмировал спикер.

Пора разрабатывать и внедрять новое

А ресурс и таланты в России для создания таких продуктов есть. Подтверждением тому стал доклад директора Института наук о Земле НИУ БелГУ Игната Игнатенко. Учреждение занимается не только обучением будущих специалистов, но также выполнением ряда задач, которые ставит перед университетом горная промышленность.

Например, компания «Северсталь» попросила специалистов БелГУ разработать автоматизированный измерительный комплекс для нивелировки путей в шахте и построения профиля горной выработки.

«Была чётко поставлена задача: сделать беспилотный аппаратный комплекс, обеспечивающий точность электронных тахеометров на уровне 5 миллиметров на 100 метров пути, и в то же время сократить время производства работ как минимум вдвое.

Задачу поставили всего полтора года назад. За год мы создали опытный образец, передали его на промышленное испытание, и полгода в шахте Яковлевского рудника проходили испытания. Измерительный комплекс представляет собой блок измерительный и, соответственно, блок, который обеспечивает его передвижение и обработку информации.

Испытания провели на шахте Яковлевского ГОКа, проводили как в поверхностных условиях, так и при подземных условиях. Комплекс может использоваться в различных климатических условиях. По результатам получили те параметры, которые были заявлены, а именно: высокую точность производства работ и скорость производства работ не менее 6 километров в час. Вдвое увеличена скорость выполнения данных видов работ на ГОКе», — поделился опытом г-н Игнатенко.

Второе направление, которым занимаются в БелГУ, — это энергоёмкость бурения. Перед специалистами была поставлена задача увязать технологические параметры бурения с естественными характеристиками массива. Комплекс, по словам спикера, был успешно внедрён в рамках горно-геологической информационной системы «Геомикс» для компании «Полюс».

«Что позволяет данный комплекс? При бурении станками скважин, оснащёнными рядом технологических датчиков, сразу выдаётся информация по характеристике массива, который бурят, создаётся конфигурация заряда, оптимальная для обеспечения качества не только дробления, но и минимизации перемешивания», — поделился представитель НИУ БелГУ.

Пара слов о компьютерном зрении

Технология компьютерного зрения для отрасли уже не нова, однако популярности не теряет. Представитель ИПКОН РАН Дмитрий Жабин кратко рассказал о применении искуственного интеллекта для контроля целостности зубьев в ковше экскаватора.

«Экскавация является одним из основных процессов в горной добыче, поэтому проблемы с поломками зубьев носят ключевой характер, так как могут остановить полностью весь процесс. Последствия простоя измеримы в миллионах рублей», — отметил г-н Жабин.

Специалисты ИПКОН РАН изучили внедрение аналогичных систем в Швейцарии и Австралии. Внедряют их, подчеркнул спикер, и в России. В среднем простой экскаваторов от использования подобных систем составляет, по его словам, порядка 10%.

А каковы перспективы?

В целом о развитии цифровых технологий в горной промышленности можно сказать следующее: расти всё ещё есть куда. Как отметил Александр Грабский, профессор, доктор технических наук и заведующий кафедрой горного дела Российского государственного геологоразведочного университета им. Серго Орджоникидзе, инновационные разработки цифровых роботизированных систем добычи и переработки полезных ископаемых уже в самое ближайшее время смогут принципиально изменить технологические принципы функционирования предприятий. А ещё они, считает учёный, способны приблизить отрасль к созданию интеллектуального горного предприятия.

«На базе существующих технологий нами была осуществлена оценка существующего инновационного потенциала в угольной промышленности, в том числе определено: научный задел, который составляет порядка 11% сегодня, стадии испытаний — 10%, внедрение — 23,5%. А также рассмотрены инновационные направления с применением IT-технологий. Получилось, что технологии добычи и переработки угля у нас имеют задел 7%, с применением IT-технологий — 17%, машины и оборудование — 9% и углехимия — 11%.

Мы предлагаем перспективные возможности инновационного цифрового потенциала угольной промышленности реализовать в два этапа с осуществлением в конечном итоге структурно-инновационных и цифровых трансформаций в угольной отрасли. Первая группа: мы подтягиваем шахты, которые менее развиты, до уровня группы перспективных шахт.

На следующем этапе мы уже создаём группу перспективных шахт и разрезов, которые могут конкурировать на мировом уровне. Это нам и позволит провести революцию в цифровой области как раз быстро и надёжно», — поведал г-н Грабский.

Остаётся надеяться, что все глобальные и перспективные планы представителей научного и отраслевого сообщества удастся реализовать. Задел для этого есть. Кадры тоже в наличии. Осталось лишь воплотить задуманное в жизнь.

---

Текст: Яна Дрянговская

Перейти на страницу проекта "В помощь шахтеру"