CC BY
0
УДК 658.5
ЦИФРОВИЗАЦИЯ КАК СРЕДСТВО ЭФФЕКТИВНОГО МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССОВ И УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ
О.И. Черских, С.А. Назарян
В быстроизменяющихся условиях горного производства для принятия адекватных управленческих решений необходимо своевременное получение информации об отклонениях в процессах. Средством получения такой информации в режиме on-line является цифровизация процессов. Представлена комплексная цифровая платформа, разработанная и используемая на Солнцевском угольном разрезе в управлении производством.
Ключевые слова: горное производство, управление, мониторинг процессов, эффективность мониторинга, цифровизация.
В динамично изменяющихся условиях осуществления производственного процесса горного производства необходимы своевременное выявление отклонений процесса от требуемых параметров его эффективности и безопасности, разработка и принятие соответствующих управленческих решений.
Восточная горнорудная компания обеспечивает существенный темп прироста объемов добычи угля (рис. 1) в сложных горно-геологических, геомеханических и гидрологических условиях [1, 2]. Такая динамика роста приводит к быстрому перемещению горных выработок, транспортных и инженерных коммуникаций, отвалов вскрышных пород, складов угля.
млн т
30
25
20
15
10
Рис. 1. Динамика объемов добычи угля на разрезе «Солнцевский»
5
Наличие своевременной информации о текущем состоянии рабочих мест и рабочих зон, об условиях осуществления процесса, о текущих результатах и отклонениях процесса от требуемых параметров позволяет руководителю принимать адекватные решения по его нормализации.
Инструментом для обеспечения своевременной информацией об отклонениях процесса от требуемых параметров, особенно в условиях значительного масштаба территории горнодобывающего предприятия и высокой интенсивности технологических процессов, является мониторинг процессов в режиме on-line [3 - 7]. На Солнцевском угольном разрезе были начаты разработка и освоение такого мониторинга в 2020 г. Они включают три этапа, представленные на рис. 2 [8-10].
о
«У
Основа подхода
Этап 1 - Мониторинг технологического процесса
Шаблонные решения для индустрии от поставщика ПО
Сбор информации об объемах производства и простоях диспетчерами
Формирование статических отчетов
Л
V
Этап 2 - Старт управления производством «по приборам»
Кастомизация шаблонного ПО для повышения эффективности управления производством
Пилотные смены с профильными экспертами (ремонты, автотранспорт, горные работы, операционная эффективность) для управления производством «по приборам»
Этап 3 - Ситуационно-аналитический центр и цифровая платформа
Создание собственной комплексной цифровой платформы OES для управления производством
Запуск Ситуационно -аналитического центра - команда координаторов по направлениям для обеспечения слаженной и взаимосвязанной работы служб
Формирование культуры реагирования на отклонения от норм процесса и их предупреждение
Разработка
инструментов/мероприятий по недопущению возникновения потерь в будущем
Рис. 2. Этапы освоения мониторинга on-line
В 2021 г. на разрезе создан ситуационно-аналитический центр и начато создание собственной комплексной цифровой платформы OES для управления производством, которая представляет собой набор прикладных сервисов для решения задач операционного управления горнодобывающим предприятием. Ее четыре основных модуля - производительность, управление скоростью, топливная эффективность и мониторинг остановок техники (рис. 3). По итогам смены выполняется комплексная оценка качества управления сменой, которая позволяет определить результативность каждого участника процесса в смене.
Преимущества системы, разрабатываемой собственными силами, по сравнению с ранее применяемыми на разрезе:
создана горняками для горняков, непрерывно совершенствуется и дополняется;
применяется современное решение industrial iot (iiot) - не зависимая от вендоров масштабируемая платформа IIoT; возможность добавления ре-
шений партнеров в режиме Market Place; обработка и хранение данных масштаба BIG DATA;
интеграция инструментов machine learning - созданы (разработаны) встроенные алгоритмы статистического анализа и контроля данных; архитектура решения изначально предусматривает соединение инструментов машинного обучения и искусственного интеллекта.
Производительность
Управление производительностью экскаваторно-автомобильных комплексов
Топливо и мобильный советчик
Рекомендации по вождению для оптимального расхода топлива
Слишком низкая скорость! Рекомендация - 27 км/ч if* 25 юом / 27 \ — МОЯ СМЕНА -» х простоев
25 <- 5Е=..
Скорость и аномалии на дорогах
Управление состоянием дорог и скоростью движения техники
Техническая готовность и остановки техники Мониторинг остановок техники и предупреждение простоев
Рис. 3. Модули системы
Для осуществления эффективного мониторинга на едином дашборде представлено, с какой производительностью работает техника, где возникают простои, отклонения от норм технологического процесса, где необходима балансировка комплексов (рис. 4).
Наличие своевременной информации о текущем состоянии рабочих мест и рабочих зон, условиях осуществления процесса, текущих результатах, отклонениях от требуемых параметров позволяют руководителю принимать своевременные решения по нормализации процесса. Инструментом обеспечения информацией об отклонениях процесса от требуемых параметров, особенно в условиях значительного масштаба территории горнодобывающего предприятия и высокой интенсивности технологических процессов, является разработанный «Монитор событий» (рис. 5), который позволяет выполнять наблюдение за процессами в режиме on-line. Ключевое изменение, достигнутое при реализации данного инструмента, - освоение персоналом, осуществляющим управление процессами в смене, навыков адекватного реагирования на отклонения от норм технологического процесса
, emco PULSE Администрирование"' Справочники" Оперативная работа " Сореановамие" Отчеты"
Обеспеченность самосвалами -балансировка комплексов
пятница, 19 августа 2022г.
РС-400С Е/45 А3.7 St! 1 ' +3,1
PC-40QC
т f
ЕХ-3600 Е/2 А 5.6 ЙЬ &/"+1.1
EX36Q0 Е/72 А4.9 £5 5/-1
А Выберите вид работ
w Выберите подрядчике
08:00 -10:00 30002 i?m
26929 ф 237t Q 702
Отклонение от плана пр-ва
гшл*
Нехватка самосвалов
1824+82
©1742 i^glB24
0-1857 0 -1857 0 -1573 0 -124
© 1857 ©1357 ©1573 ©124
2400 +В29
©1571 1^2400
Очередь на
погрузку
С1331 ^ • . -
Избыток самосвалов
1536 -92
©1628 ! <£) 1536
5
i 4,5 о о
8'5 4 ■й а
с -
И
ОБ7.6 rtie Циклы погрузки 152-
С; 1571 tf. Z40G
■ ■■ ■■ ■■ ■■■ ■ ■■■ ■■■■■■■Н I—ИИ ИН1Н1
1440-103 •J,ill5! 1536+157
CtlfiZB ггш Оп;^. ___|
ягя gg.g
в IDS ! ©
Длительность 1 погрузки
96-13
С 1374 i^llSZ ©ЬЗА 1)4 ! Q'ib
Очередь на погрузку
S S с
CI
3,5 3 2,5
Результат Ф35%
2021г.
янв-май 2022г.
июнь-сентябрь 2022г.
Рис. 4. Пример дашборда
Фиксирование отклонения ш Причина/Решение Результат
В автоматическом on-line режиме фиксируются отклонения от нормативов простоев, технологических режимов работы
Определяются причины Разрабатываются мероприятия
Оперативное реагирование на отклонения и их устранение Предупреждение возникновения
отклонений в будущем
г- PULSE
Поиск п<
28-10-2022 00-00 - 29-10-2022 00-00 В
1:1 Выбрано 3 на тггорий
I Вперед
н
Выбрано Э категорий
О Только просроченные события CJ Отображать завершенные события
Контроль Преждевременный 28.10 2022
завершения смены простой 19:26:14 10 WW Создано: 28.10.2022 19:32:37
28.10.2022 ЕХ-3600 Е/871 Hitachi ЕХ-3600 Е
19:S2:49 Длительность: 26 мин.
АСД Пересменок / ЕТ0
Перенаправление Срок 28 10 2022
самосвалов (после Отв координатор
пересменки) на по автотранспорту экс N»87 не
Превышение Аварийный ремонт 28.10.2022 норматива простоя 2810 2022 15«3:32
. .. 15:46:21
28.10.2022 ЕХ-3600 Е/871 Hitachi ЕХ-3600 Е
18:37:03 норматив: 30 мии.
Тип норматива: Разовый Длительность: 213 мин. АСД Гидравлическая система
Евгений Складчиков Трещина в трубе
гидроцилиндра ОСК
Организация аварийного
Срок: 15.11.2022 Отв.: Зырянов
Нарушение цикла погрузки 1 самосвала Создано: 28.10.2022 14:36:0S
28.10.2022 28.10.2022 ЕХ-3600 Е/87. всего рейсов: 1
14:24:42 14:24:42 всего превышение на: 1 мин.
БЕЛАЗ 75306 Б 1039. 393/359/34
Рис. 5. «Монитор событий»
С помощью инструмента «Аномалии на дорогах» выполняется наблюдение за скоростью движения автосамосвалов на дорогах разреза. Выявляются участки, на которых снижается скорость транспортных средств, определяются причины и меры по их устранению. Пример работы модуля представлен на рис. 6.
Рис. 6. Применение модуля «Аномалии на дорогах»
Результаты цифровизации на Солнцевском угольном разрезе показали, что заинтересованное и ответственное отношение руководителей предприятия и подразделений позволяет интегрировать цифровые технологии в управление производством, что приводит к повышению эффективности и безопасности производства, а также способствует вовлечению работников в качественное осуществление функции управления.
Значения достигнутых показателей представлены на рис. 7.
Производительность по ГМ
+ 52%
2022/2023
лидер в отрасли по производительности труда по горной массе в России в 2023г* 102 тыс.мЗ/чел/год - СУР 36-60 тыс.мЗ/чел/год - диапазон производительности ТОП 5 компаний
Показатели самосвалов 2019/2022
+20% рост грузооборота самосвалов (до + 32% в апреле 2023, рекорд +48%) +8% скорость самосвалов +5% эксплуатационный КИО
-8% удельный расход топлива
Производительность комплексов по вскрыше
+ 37%
2019/2023
Рост
производительности комплексов по вскрыше +37%, в апреле 2023 до +44%, рекорд +61%
Эффективность
1,5 млрд. руб.
, Ключевые области: Производительность ||| - Топливная
эффективность Сокращение простоев - Эффективная система отвалообразования
* ежемесячный сборник рейтингов компаний и предприятий угольной промышленности по основным показателям работы
Рис. 7. Результаты деятельности разреза
Выводы
Цифровизация горного производства может являться эффективным инструментом управления производственным процессом при обеспечении главного условия - заинтересованное и ответственное освоение этого инструмента руководителями данного производства.
Список литературы
1. Черских О.И. Восточная горнорудная компания наращивает объемы добычи и отгрузки угля // Уголь. 2020. №3. С. 30-31.
2. Черских О.И. Развитие угольного разреза в сложных условиях деятельности // Проблемы недропользования. 2023. №3 (38). С. 59-66. URL: https://trud.igduran.ru/index.php/psu/issue/view/39.
3. Попов Н.А. Оптимизация производственных процессов в условиях цифровизации // Стратегические решения и риск-менеджмент. 2019. Т. 10. № 1. С. 28-35. DOI: 10.17747/2618-947X-2019-1-28-35.
4. Zhao Yi., Shaoqi Kong. Firms' openness in specialized search and digital innovation among process-oriented mining enterprises: A moderated mediation model // Resources Policy, Volume 75. 2022. 102466. https://doi.org/10.1016/j .resourpol .2021. 102466.
5. Xinyi Du., Kangqi Jiang. Promoting enterprise productivity: The role of digital transformation // Borsa Istanbul Review. 2022. Vol. 22. Issue 6. P. 1165-1181. https://doi.org/10.1016/j.bir.2022.08.005.
6. Yongzhang Peng, Changqi Tao. Can digital transformation promote enterprise performance? —From the perspective of public policy and innovation // Journal of Innovation & Knowledge. 2022. Vol. 7. Issue 3. 100198. https://doi.org/10.1016/jjik.2022.100198.
7. Буйницкий А.И., Степанов А.А., Полещук М.Н. Учет и контроль производительного времени работы карьерных автосамосвалов /А.И. Буйницкий. Проблемы недропользования: Сетевое периодическое научное издание. 2016. Вып. 1. С. 95-104. https:// trud .igduran .ru/edition/8.
8. Площенко С.А. Инструменты повышения операционной эффективности в угледобывающей отрасли на примере ООО «Восточной Горнорудной Компании» // Горная промышленность. 2021. №2. С. 16-20.
9. Черских О.И., Минаков В.С., Назарян С.А. Повышение операционной эффективности деятельности угольного разреза посредством цифровизации процессов // Уголь. 2023. №3. С. 79-84. DOI: 10.18796/0041-57902023-2-79-84.
10. Максимов А. В эпоху изменений — постоянно развиваться // Эксперт. 2023. № 24. С. 56-57.
Черских Олег Иванович, канд. техн. наук, директор, [email protected], Россия, Шахтерск (о. Сахалин), ООО «Солнцевский угольный разрез»,
Назарян Сергей Арович, канд. техн. наук, руководитель, [email protected], Россия, Москва, ООО «Восточная горнорудная компания»
DIGITALIZATION AS A MEANS OF EFFECTIVE MONITORING OF PROCESSES AND MANAGEMENT OF MINING PRODUCTION
O.I. Cherskikh, S.A. Nazaryan
In the rapidly changing conditions of mining production, in order to make adequate management decisions, it is necessary to receive timely information about deviations in the processes. The means of obtaining such information on-line is the digitalization ofprocesses. A comprehensive digital platform has been developed and is being used in production management at the Solntsevsky Coal Mine.
Key words: mining, management, process monitoring, monitoring efficiency, digitali-
zation.
Cherskikh Oleg Ivanovich, candidate of technical sciences, director, cherskikhoi@,eastmining. ru, Russia, Shakhtersk (Sakhalin Island), LLC «Solntsevsky Coal mine»,
Nazaryan Sergey Arovich, candidate of technical sciences, head of the direction, [email protected], Russia, Moscow, LLC «VostochnayaMining Company»
Reference
1. Cherskikh O.I. Vostochnaya mining Company is increasing the volume of production and shipment of coal // Coal. 2020. No.3. pp. 30-31.
2. Cherskikh O.I. Development of a coal mine in difficult conditions of activity // Problems of subsoil use. 2023. No.3 (38). pp. 59-66. URL:
https://trud.igduran.ru/index.php/psu/issue/view/39 3. Popov N.A. Optimization of production processes in the conditions of digitalization // Strategic decisions and risk management. 2019. Vol. 10. No. 1. pp. 28-35. DOI: 10.17747/2618 947X 2019 1 28 35.
4. Zhao Yi., Shaoqi Kong. Firms' openness in specialized search and digital innovation among process-oriented mining enterprises: A moderated mediation model // Resources Policy, Volume 75. 2022. 102466. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2021.102466.
5. Xinyi Du., Kangqi Jiang. Promoting enterprise productivity: The role of digital transformation // Borsa Istanbul Review, Volume 22. Issue 6. 2022. Pages 1165-1181. https://doi.org/10.1016/j.bir.2022.08.005.
6. Yongzhang Peng, Changqi Tao. Can digital transformation pro-mote enterprise performance? —From the perspective of public policy and innovation // Journal of Innovation & Knowledge, Volume 7. Issue 3. 2022. 100198.
https://doi.org/10.1016/j.jik.2022.100198 7. Buinitsky A.I., Stepanov A.A., Polesh-chuk M.N. Accounting and control of productive working hours of dump trucks /A.I. Buinit-sky. Problems of subsurface use: An online periodical scientific publication. 2016. Issue 1. pp. 95-104. https://trud.igduran.ru/edition/8 .
8. Ploshchenko S.A. Tools for improving operational efficiency in the coal mining industry on the example of LLC Vostochnaya Mining Company // Mining Industry. 2021. No.2. pp. 16-20.
9. Cherskikh O.I., Minakov V.S., Nazaryan S.A. Improving the operational efficiency of a coal mine through digitalization of processes // Coal. 2023. No.3. pp. 79-84. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-2-79-84.
10. Maximov A. In an era of change — constantly evolving // Expert. 2023. No. 24. pp. 56-57.
УДК 622.026, 622.062
ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ОРГАНАМИ ВЫЕМОЧНЫХ МАШИН
Ю.Н. Линник, А.Б. Жабин, В.Ю. Линник
При выемке угольных пластов сложного строения, содержащих крепкие породные прослойки и крупные твердые включения, большое влияние на производительность добычных машин и сортность угля оказывают особенности функционирования исполнительных органов. Их конструктивные параметры зависят от характеристик разру-шаемости угольного массива, носящих случайный характер, и от параметров схем расстановки режущего инструмента, меняющихся в процессе исчерпания ресурса исполнительного органа. В этой связи были проведены исследования, целью которых являлось выявление основных особенностей разрушения угольных пластов исполнительными органами выемочных машин и их влияние на эффективность функционирования этого оборудования. Показано, что задача по выбору параметров исполнительных органов должна решаться путем достижения оптимума при различных сочетаниях влияющих факторов, что предопределяет выбор обобщенного критерия оптимизации (целевой функции), позволяющего при эксплуатации выбирать наилучшую конструкцию исполнительного органа или при проектировании выбирать его оптимальные параметры. Значительное внимание в исследовании уделено прогнозированию надежности исполнительного органа в процессе исчерпания его ресурса по причине отказов резцедержателей, в результате чего изменяется схема расстановки резцов, определяющая неравномерность нагруженности исполнительного органа. В этой связи рассмотрена блок-схема расчета надежности исполнительного органа и приведен в укрупненном виде алгоритм, позволяющий определять вероятность безотказной работы исполнительного органа по отказам резцедержателей и резцов при заданном уровне наработки исполнительного органа. И, наоборот, с заданной вероятностью определять требуемые наработки, на которые можно рассчитывать в конкретных условиях эксплуатации исполнительного органа.
Ключевые слова: выемочная машина, исполнительный орган, угольный пласт, особенности работы исполнительного органа, характеристики разрушаемости, параметры, схема расстановки инструмента, наработка на отказ, исчерпание ресурса, надежность.
Основные особенности работы исполнительных органов выемочных (угледобывающих, очистных) машин связаны со следующими факторами:
- значительным числом взаимосвязанных факторов, определяющих процесс разрушения угольного массива;
