Системы управления горнотранспортным комплексом

На долю открытого способа разработки в мировой горной промышленности приходится почти 73% общих объемов от добычи полезных ископаемых. В России подобным методом добывается порядка 90% железных руд, свыше 70% руд цветных металлов, примерно 60% угля. По мере увеличения глубины карьеров доля финансовых затрат на все виды транспорта доходит приблизительно до 55–60% себестоимости в общей добычи полезного ископаемого. Поэтому вопросы развития и совершенствования транспорта в карьерах считаются одними из основных при открытых горных разработках. Какова в этом процессе роль информационных систем для горнотранспортного комплекса?

автор статьи: Саркис Папазян

Дальнейшее развитие открытого метода разработки будет сопровождаться увеличением глубины и сложностью транспортирования сырья и материалов. Определяющим при этом считается показатель глубины карьеров. Самый глубокий, например, среди угольных разрезов ― это Коркинский, чья проектная глубина составляет 630 м, достигнутая же ― свыше 450 м. Такие крупные угольные разрезы, как Кедровский и Междуреченский, или им. 50-летия Октября, уже достигли глубины 250 и более метров при проектной в 300-360 м.
Не будем вдаваться в анализ влияния различных факторов на показатели работ транспортного комплекса при росте глубины карьеров, приведем лишь ориентировочные цифры снижения производительности транспорта при понижении горных работ примерно на 100 м: для автосамосвалов подобное снижение составляет около 25-39%, для локомотивосоставов ― примерно 8,5-20%. Как же выходить из такого положения? Обратимся к опыту известных мировых компаний, работающих в сфере горнодобывающей промышленности.

Модели диспетчеризации для открытых работ
Одним из важнейших факторов повышения производительности работ, как показывает анализ стратегических мер, предпринятых в горнодобывающих отраслях развитых стран, стало совершенствование управления грузопотоками за счет внедрения в карьерах автоматизированных систем управления горнотранспортным комплексом (АСУ ГТК). Как показывает практика, наилучший результат в этой сфере достигается с использованием системы диспетчерского управления (диспетчеризации). Она основывается на технологии космической навигации ― это GPS, ― позволяющей с достаточно высокой точностью выявлять координаты движущихся транспортных средств с применением спутниковых радиосигналов, при помощи компьютерной обработки постоянно отображать положение различных машин, оптимизировать маршруты транспортных единиц.
Специалисты считают наиболее интересным в этой сфере инноваций опыт американских компаний. Можно выделить несколько наиболее значимых типов информационных систем для управления транспортным комплексом в карьерах из числа появившихся в последнее время.

Информационная система под названием «Dispatch», разработка известной компании Modular Mining Systems, была внедрена на карьере Tiron.
Она действует в реальном масштабе времени, считается динамической, имеет возможность непрерывно управлять транспортными единицами для выбора наиболее оптимального маршрута. Оптимизация различных маршрутов производится согласно выбранной установке путем использования методов линейного программирования. Такая система функционирует с помощью спутниковой навигации. Все данные отображаются на специальном дисплее в очень удобной графической форме.
За счет применения системы Dispatch производительность на погрузочно-транспортном комплексе увеличилась в среднем примерно на 11%. Система исключает неправильное назначение транспортных единиц за счет всестороннего контроля на дисплеях. В настоящее время разработками компании Modular Mining Systems уже воспользовались свыше ста карьеров.

Система автоматического управления для автосамосвалов (САУА), разработка компании Unit Rig Equipment.
Она имеет в своем комплекте дорожное оборудование, которое включает подземный кабель с глубиною заложения приблизительно 0,5 м и ряд блоков управления. По кабелю периодически подаются сигналы, что управляют скоростью, направлениями движения, разгрузкой машин и другими параметрами. Система определяет расстояние между автосамосвалами, местонахождение каждой машины отображается на главном диспетчерском табло.
Экономичность данной системы проверялась на меднорудном карьере в США, где работали десять экскаваторов и более 50 автосамосвалов. Время эффективной работы экскаваторов увеличилось на 7%, коэффициент использования автомашин вырос на 25%.

Информационная система на медно-рудном карьере вблизи г. Туссон.
Для фиксирования передвижения автосамосвалов используются контрольные точки, из которых вся информация поступает на диспетчерский пункт. Туда же со всех экскаваторов поступает информация о начале и об окончании погрузки. Маршрут следования машин передается водителю на специальное цифровое табло.
Специфика системы заключается в определении способов «оптимизации» линейного программирования: постановка задач изменяется в соответствии с климатическими условиями, календарным планом и числом задействованных мобильных средств. Практика свидетельствует, что при этом производительность транспортных единиц повышается в среднем на 20%.

P align=justify>автор статьи: Саркис Папазян

Для отечественного карьерного транспорта
Как обстоят дела с внедрением информационных систем на российском карьерном транспорте? Отечественные системы диспетчеризации горнотранспортного комплекса (ГТК) предназначены тоже для автоматизированного управления грузопотоками на горных предприятиях. Их особенность же заключается в том, что они достаточно большое внимание уделяют вопросам экономии топлива.
Информационную систему «КАРЬЕР» разработали опытные специалисты компании «ВИСТ Групп». Она успешно внедрена и функционирует почти на 40 горнодобывающих предприятиях РФ, Казахстана, Монголии и др. стран. На данный момент систему диспетчеризации под названием «Карьер» выбрали крупные рудные и угледобывающие компании, которые входят в структуры холдингов Мечел, Северсталь, Эрдэнэт, Сибуглемет и др. Система может адаптироваться к условиям эксплуатации и требованиям заказчика, благодаря чему ее пользователь получает наиболее оптимальный для себя инструмент.
Окупаемость такой системы диспетчеризации достигается благодаря максимальной производительности использования транспорта в течение смены и оптимизации грузопотоков. Обратимся к примеру. Разрез «Черниговец» производственного объединения «Кемеровоуголь» является одним из самых крупных разрезов на севере Кузбасса. Компания в полном объеме внедрила систему диспетчеризации. К ней подключили автосамосвалы и экскаваторы, бульдозеры и иной технологический транспорт. Регулярная передача данных производится на базе радиомодемов УКВ-диапазона. В компании уже переходят к проекту по совершенствованию системы приема и отправки данных с применением стандарта с индексом WI-FI, в связи с чем во всей зоне проведения горных работ обеспечивается высокоскоростная передача данных. Новинка позволит передавать значительный объем различных диагностических данных, видео- и аудиоинформацию, подключать к системе диспетчеризации еще большее количество горнотранспортной техники. Ее использование совместно с действующими системами высокоточной спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS будет решать все необходимые задачи по корректировке грузопотоков.
Система диспетчеризации «КАРЬЕР» в данный момент используется и в СУЭК на разрезах Восточно-Бейский, Заречный, Тугнуйский и др. Например, Восточно-Бейский разрез в своей работе достаточно успешно использует особый модуль автоматической диспетчеризации системы «КАРЬЕР». Данный модуль по оптимизации позволяет автоматически отправлять автосамосвалы после каждой разгрузки к тому экскаватору, где его работа окажется максимально эффективной. Диспетчер подбирает в меню оптимальный вариант, и система начинает в автоматическом режиме распределять автосамосвалы в соответствии с заранее выбранными критериями работы.
Система диспетчеризации «Карьер» предназначается не только для проведения мониторинга, но и для оперативного управления и контроля горнотранспортного комплекса, всестороннего анализа производственных показателей и иных процессов по добыче полезных ископаемых в карьерах, ― говорит руководитель проекта «КАРЬЕР», компания «ВИСТ Групп», Д. В. Горевой. «Пользователям предлагается достаточно широкий набор функций, которые дают возможность решать самые актуальные для горного транспорта задачи. Информационные системы нашей компании позволяют повысить производительность работ на карьерном транспорте примерно на 15-20% и вести безопасную добычу и транспортировку различных полезных ископаемых в тяжелых и труднодоступных по климатическим условиям регионах Сибири и Крайнего Севера».
Одна из принципиально новых функций, выполняемых отечественными системами диспетчеризации, ― это анализ и контроль полного цикла по движению топлива ― от приема до расхода. Пример для иллюстрации этого положения возьмем из опыта организации работ в подразделениях золотодобывающей компании «Полюс». С целью реализации контроля ГСМ одна из известных в мире компаний по разработке информационных моделей Wenco интегрировала в свои системы, внедренные на Олимпиадинском ГОКе, весьма высокоточные топливные датчики от компании Omnicomm. После этого на ГОКе возросла не только эффективность использования автотранспорта и качество управления транспортными потоками, но и снизился расход топлива, например самосвалами, примерно на 10%.
Системы контроля и анализа расхода топлива были установлены более чем на ста единицах основного горного транспорта, среди которых карьерные автосамосвалы Caterpillar 777D и Caterpillar 777F, Komatsu HD785-5 и БелАЗ-7540-А, различные модели грузовиков КАМАЗ...
Очень важным результатом такого анализа данных стало определение действительного расхода топлива по всем типам машин. Выяснилось, что каждая единица транспорта одного и того же типа расходует различное количество горючего. Такие факты объясняются разным состоянием двигателей и топливной системы, разным сроком эксплуатации машин и даже спецификой условий работы и стилем управления водителя. Полученные информационной системой данные дали возможность скорректировать нормативы по расходу горючего и достигнуть существенной экономии по данной статье.
Кроме статистики по заправкам и сливам ГСМ система предоставляет общие данные по пробегу автотранспорта, расходу горючего на один моточас, времени работы и простоя. Такого рода данные позволяют выявлять оптимальные режимы для загрузки техники, пресекать разного характера простои, мотивировать персонал предприятия в соответствии с объемами действительно выполненной работы. Бесспорно, АСУ ГТК ― достаточно эффективная технология для повышения рентабельности горнодобывающего предприятия.

Ориентиры на будущее
В последнее время на российском рынке появилось немало компаний, в том числе и сибирских, которые стали разрабатывать различного типа информационные системы для горнотранспортного комплекса. Так, текущим летом НПП «Томская электронная компания» представила в своей экспозиции на XXI Международной специализированной выставке технологий по горным разработкам под названием «Уголь России и Майнинг» новые средства по бортовому оснащению локомотива при использовании этой машины в карьерах в составе автоматизированной системы по диспетчеризации и учета производства.
В базовый набор оснащения локомотивов марок ТЭМ -2М, ТГМ-4, ОПЭ-1АМ, НП-1 и др. входит серийно изготовляемая на предприятии продукция:
• бортовой навигационный контроллер, который осуществляет сбор, обработку и передачу всей технологической информации в базу данных;
• блок ввода и вывода, предназначенный для первичного сбора и преобразования сигналов;
• антенный блок для приема и передачи информации;
• карточка машиниста для чтения и записи различной технологической информации;
• комплект монтажных принадлежностей.

Дополнительно в набор бортового оснащения локомотива могут входить КИП и других производителей, что рекомендованы и адаптированы НПП «ТЭК» для использования в АСУ ГТК. Данная информационная система может заинтересовать потенциальных покупателей и тем, что состав оборудования и устройств системы определяется и потом согласуется с заказчиком еще на этапе проектирования.

***
Подводя итог разговору, можно смело сказать, что в текущее время работу современного горнодобывающего предприятия сложно даже представить без применения информационных систем на производстве. Многие процессы по добыче и перевозке полезных ископаемых с помощью, например, диспетчеризации уже автоматизированы, значительная часть ключевых управленческих решений принимается именно на основе информации из такой системы. Цель установок АСУ ГТК ― это оптимальное управление грузопотоками, полный учет и контроль работы горнотранспортного комплекса, мониторинг эксплуатационных режимов машин и в конечном счете ― снижение производственных издержек и повышение всего объема добычи полезного ископаемого.
Кроме того, хочется отметить еще и то, что развитие информационных систем в настоящий момент продвигается в сторону их роботизации по управлению процессами перевозок на открытых горных работах. Такие проекты и разработки уже получили поддержку от Фонда «Сколково», ведущих горнодобывающих предприятий и Ростехнадзора. Таким образом, сегодня есть все основания считать, что дальнейшее развитие АСУ ГТК позволит добывающим предприятиям значительно увеличить экономическую эффективность работ, в том числе и на горнотранспортном комплексе.

Спецвыпуск журнала «Промышленные страницы Сибири» «Добывающая промышленность» №3-2014 г.