Российские добывающие предприятия внедряют цифровые технологии
Все больше функций - производственных, управленческих и других - переходит от человека к роботам. Цифровые технологии повышают эффективность разработки месторождений, оптимизируют технологические и производственные цепочки, повышают безопасность горных работ, упрощают логистику на добывающих предприятиях по всей стране.
Например, на Урале, где добыча полезных ископаемых ведется уже 300 лет, проблемы у горняков те же, что и в других старопромышленных регионах: обеднение месторождений, высокая себестоимость продукции. Мировой опыт ГОКов говорит, что за счет цифровых технологий производительность можно поднять на 13 процентов, а затраты снизить на 15. Но из-за консерватизма отрасли цифровые технологии внедряются медленнее, чем в смежной металлургии.
Удачные примеры у всех на слуху. Так, на предприятии "Промтехвзрыв", которое является структурным подразделением комбината "Ураласбест", разрабатывающего крупнейшее в мире месторождение хризотил-асбеста, в марте начали проводить опытно-промышленные взрывы с помощью электронных детонаторов. В отличие от обычных они не допускают ошибок замедления при инициации. Это влияет на качество дробления, снижает сейсмическое воздействие и исключает подбой скважин.
- Партии подобных средств наши взрывники опробовали еще в 2007 году, кстати, первыми в России, - рассказал директор предприятия Александр Русских. - Но тогда они не прижились, потому что каждый надо было программировать в отдельности. Сейчас производитель эту проблему устранил.
Кроме того, продолжается автоматизация важных производственных процессов. Так, в цехе эмульсионных взрывчатых веществ автоматизирован участок изготовления эмульгатора. Если раньше мешалки и насосы управлялись вручную, то сегодня ими, а также тэнами и вентиляторами руководит контроллер. Оператору достаточно лишь ввести на табло требуемые параметры.
- Основная технологическая цепочка всего горно-обогатительного комплекса работает без сбоев. Какими бы трудными ни были времена, решаются вопросы по внедрению новой техники, крайне необходимой для повышения эффективности производства, - рассказывает о работе в сложившейся обстановке главный инженер "Ураласбеста" Рожап Салахиев.
Михеевский ГОК "Русской медной компании", расположенный в Варненском районе Челябинской области, одно из самых современных предприятий в отрасли. Для управления техпроцессами достаточно всего троих человек в смену: двух операторов и технолога. Оборудование обогатительной фабрики буквально опутано датчиками: их более 3000.
- Интеграция сети контроллеров, датчиков и исполнительных устройств в единое информационное пространство позволила нам в разы сократить время диагностики оборудования и причин отклонения в его работе, - пояснил начальник службы контрольно-измерительных приборов и автоматики Михеевского ГОКа Сергей Сабанов.
Если раньше это требовало присутствия специалиста в цехе, то сейчас оператор может определить причину сбоя прямо на рабочем месте и указать ремонтным службам место неисправности.
- В горнодобывающем секторе первыми были оцифрованы подсистемы, связанные с проектированием и оценкой промобъектов, как перспективных, так и действующих. Следующими стали подсистемы контроля и учета ресурсов и персонала, в том числе контроля безопасности и оценки состояния здоровья. Затем настала очередь подсистем транспорта и управления техпроцессами. Все это позволило существенно увеличить производительность труда, количество тонн добытой руды на человека, сократить удельный расход топлива и материалов, - отметил ректор Уральского государственного горного университета Алексей Душин.
Одним из эффективных примеров промышленной цифровизации на Южном Урале считают сотрудничество МГТУ имени Носова и градообразующего предприятия Магнитогорска. Еще в 2018 году на базе ММК и опорного вуза региона был создан собственный научно-исследовательский центр "РнД МГТУ".
Он занимается разработкой и внедрением высокотехнологичных решений "Индустрии 4.0". Этот симбиоз науки и бизнеса позволил в сжатые сроки внедрять на производстве самые современные цифровые проекты.
Как пояснили в МГТУ, в круг интересов исследовательского центра входят технологии машинного зрения и обучения, обработка и анализ больших массивов данных, промышленный Интернет вещей, аддитивные технологии и математическое моделирование.
К наиболее сложным и уникальным технологиям, созданным по заказу ММК, можно отнести прототипы пассивных промышленных экзоскелетов EXORISE, внедрение машинного зрения для наблюдения за процессом выделения газа на коксовых батареях, создание цифровых двойников турбоагрегатов, а также системы автоматического управления насосными станциями.
- Машинное зрение помогает автоматически, без круглосуточного присутствия персонала следить за коксовыми батареями, получать оперативную информацию о скоплении газа и максимально быстро вносить необходимые коррективы, - пояснил суть изобретения директор исследовательского центра Денис Якобчук. - Для этого на батареях установлены специальные камеры с "умными" нейрочипами. Благодаря нейронной сети они анализируют изображение и в случае выброса передают оператору сигнал, после чего персонал принимает предписанные техникой безопасности меры. Проект позволяет не только снизить нагрузку на персонал, но и устранить негативное влияние на экологию. Кроме того, полностью исключено вмешательство "человеческого фактора".
На предприятии внедряются беспроводные датчики вибрации, давления и температуры, собирая информацию о технологических процессах в одну базу данных. По словам Якобчука, в дальнейшем это позволит создать комплексную систему анализа работы всего предприятия в целом.
Мир меняется стремительно, и будущее промышленных гигантов за цифровыми технологиями, среди которых наиболее эффективными являются машинное зрение, IiOT, Big Data, AR и VR, считают в МГТУ.
Цифровая повестка актуальна для предприятий ЕВРАЗа. Например, в компании используются "цифровые двойники" производств и системы расчета сквозного экономического эффекта. Последние вычисляют эффект по всей цепочке: от качества и стоимости входящего сырья до характеристик готового стального проката.
В карьерах Качканарского горно-обогатительного комбината в середине 2019 года была внедрена автоматизированная система мониторинга горного транспорта. Она отслеживает и отображает информацию о месте и параметрах работы самосвалов, бульдозеров, экскаваторов, автопогрузчиков и передвижных столовых. Это позволило повысить производительность техники на 10 процентов, снизить потери руды и стабилизировать качество. В планах - интеграция в проект железнодорожного транспорта, чтобы машинисты электровоза и экскаватора взаимодействовали во время погрузки.
Также на Качканарском ГОКе автоматизированы подготовка сырья для выпуска агломерата и его производство. Процесс загрузки сырья стал более стабильным, повысилось качество агломерата и снизилась его себестоимость. Автоматизированная система на агломашине №1 комбината собирает и анализирует данные о 40 технологических параметрах процесса спекания. За счет этого оператор принимает оптимальные решения по производственному процессу. До конца 2020 года такая система появится и на агломашине №2.
На Шерегешской, Таштагольской и Казской шахтах компании, входящих в состав ЕВРАЗ ЗСМК, расширена система позиционирования персонала. Это позволяет оперативно отслеживать местонахождение сотрудников в новых выработках и тем самым повышать безопасность и эффективность производства. На первых двух шахтах недавно была также внедрена система предупреждения столкновения самодвижущегося оборудования с персоналом и другой самоходной техникой. А для обучения специалистов на Шерегешской используются тренажеры с виртуальной реальностью - 3D-модель шахты нужна для отработки управления машиной очистного бурения, проходческой буровой установкой, погрузочно-доставочной техникой.
Цифровизация предприятий горнопромышленной отрасли стала насущной потребностью и в регионах СЗФО, одной из главных кладовых российских природных ресурсов. Одна только Мурманская область производит 100 процентов российского апатитового, нефелинового и бадделеитового концентратов, 45 процентов никеля, 11 процентов железорудного концентрата, 7 процентов рафинированной меди. Так же, как и на Урале, многие месторождения Кольского полуострова разрабатываются еще с 30-х годов минувшего века, и их пользователи сталкиваются с обеднением источников сырья и ростом издержек. По данным McKinsey, с 2004 по 2014 годы капитальные затраты горнодобывающей и металлургической промышленности увеличились на 33 процента. Современные цифровые технологии помогают повысить производительность и снизить расходы.
В 2018 году на Кировском руднике Кировского филиала АО "Апатит" стартовал проект дистанционного бурения глубоких скважин. Сначала машинист буровой установки перегоняет ее на нужный горизонт, подключает, вывешивает предупреждающие аншлаги и уходит. В ходе работы установка управляется с операторского пульта: в память машины загружаются параметры бурения, а затем ее работа контролируется по приборам. Один оператор может управлять несколькими установками.
- Безопасности работы в горнопромышленной отрасли сегодня уделяется особое внимание, - отметил представитель шведской компании "Эпирок" Владимир Сысоев. - Подобные технологии позволяют существенно уменьшить время работы человека внутри горной выработки.
Есть у российских горняков и другие наработки. Одна из них - имитационная модель рудника, созданная "Норникелем", рассказал директор предприятия по промышленной автоматизации и информационной трансформации производства Владимир Трапезин. Это виртуальная 3D-модель рудника со всей инфраструктурой - дорогами, ремзонами, техникой - с учетом ее характеристик. Благодаря этой модели появляется возможность оперативно анализировать варианты плана горных работ и достаточно быстро выяснять, какие из них наиболее оптимальны и каковы необходимые для их выполнения ресурсы. На дисплее можно видеть, как движется техника, ведется бурение, грузится руда. Система показывает операторам все "узкие места". Например, в определенном месте рудника машины долгое время ждут друг друга в разъездах, снижая производительность. Раньше эта проблема с трудом решалась в течение нескольких месяцев с помощью создания обновленного плана горных работ. Теперь же можно формировать десять таких планов в месяц, "прогонять" их на имитационной модели рудника, оптимизировать и получать наиболее подходящий вариант.
На Дальнем Востоке также активно используют цифровые технологии при ведении горных работ - например, на предприятии "Приморскуголь".
- В нашей компании, как и на всех предприятиях "СУЭК", действует комплекс цифровых систем, - отметил технический директор "Приморскугля" Андрей Кукаренко. - Есть система видеоконтроля за работой горнотранспортной техники с выводом изображения на мониторы у начальников смен на горных участках, у руководителей производственных единиц и дирекции предприятия. Применяется автоматизированная система весового и видеоконтроля загрузки вагонов.
Весь транспорт разрезоуправления "Новошахтинское", самого крупного предприятия "Приморскугля", оборудован автоматизированной системой управления горнотранспортным комплексом "Карьер". Система позволяет получить информацию о состоянии всех машин в режиме реального времени по нескольким параметрам: считываются данные о местонахождении техники, количестве выполненных рейсов, весе горной массы при погрузке и разгрузке. Одновременно контролируется расход топлива.
"Карьер" также оценивает работу водителей и операторов, основываясь на их деятельности в течение всей смены, причем распознает опасные операции, такие как превышение скорости или простои.
Еще одна IT-технология, используемая компанией "Приморскуголь", - система управления качеством дорог.
- Установленное на самосвалах оборудование само контролирует состояние технологических дорог, а значит, нет необходимости направлять в карьер людей для выполнения этой задачи, - объясняет Андрей Кукаренко. - За счет оперативного устранения неровностей и восстановления дорожного полотна увеличивается срок службы карьерной техники и эксплуатации шин автосамосвалов.
Для обеспечения безопасности работ планируется установка на 130-тонных самосвалах систем кругового видеообзора.
Как подчеркнул технический директор, цифровые технологии, используемые в "Приморскугле", позволяют добиваться высокой эффективности производства: благодаря экономии топлива уменьшаются затраты на 5-10 процентов, рост производительности технического комплекса увеличивается на 5-15 процентов, нетехнологические простои снижаются до 80 процентов и траты на эксплуатацию техники сокращаются до 8 процентов.