Диспетчеризация - повышение эффективности горных работ

Развитие открытых горных работ на угольных разрезах в новых условиях рыночной экономики XXI в. отмечается несколькими характерными особенностями, а именно:

• вовлечением в разработку более сложных по структуре и более бедных по содержанию полезных компонентов месторождений полезных ископаемых; освоением труднодоступных месторождений, расположенных в суровых климатических условиях, что требует дополнительных капиталовложений и увеличивает эксплуатационные расходы;
• наличием на рынке широкого спектра горной техники для добычи полезных ископаемых, разработанных ведущими мировыми фирмами, имеющих достаточно высокие эксплуатационные характеристики и, соответственно, высокую стоимость для потребителя;
• обострившейся конкуренцией между предприятиями одинакового или близкого профиля на рынке при сбыте своей продукции, стремлением получить максимальную прибыль при наименьших затратах и необязательно с расчетом на перспективу, а обязательно сегодня;

Все это, несомненно, сказывается на изменении традиционных подходов как к выбору комплексов основного технологического оборудования, так и к методам и средствам управления производством. Одним из эффективных инструментов повышения производительности производства и управления горными работами являются автоматизированные системы управления горно-транспортным комплексом (АСУ ГТК)

Внедрение АСУ ГТК является на сегодняшний день важной составляющей, позволяющей поднять производительность горно-транспортного комплекса, снизить издержки и получить объективные данные о работе персонала и оборудования. Одна из таких систем — «КАРЬЕР» — разработана специалистами «ВИСТ Групп» и на сегодняшний день успешно внедрена и эксплуатируется более чем на 40 горнодобывающих предприятиях России, Украины, Казахстана и Монголии.  Система адаптируется под конкретные условия эксплуатации и требования заказчика, благодаря чему пользователь получает наиболее оптимальный для него инструмент. В настоящий момент систему диспетчеризации «Карьер» выбрали крупнейшие угледобывающие компании, входящие в структуру холдингов СУЭК, СДС, Кузбассразрезуголь, Мечел, ДГК и др.

Окупаемость системы диспетчеризации достигается за счет максимальной производительности использования оборудования в течение смены; экономии ресурсов при достижении необходимых объемов производства; повышения трудовой и технологической дисциплины, исключения приписок и других нарушений в использовании техники; оптимизации грузопотоков, в том числе  принимая в учет требования стабилизации качества отгружаемого минерального сырья.

Система диспетчеризации «Карьер» тесно связана с другими информационными системами горных предприятий, так информация из системы интегрируется с геологическими пакетами, ERP, ТОиР, начисления заработанной платы и другими системами. Место системы диспетчеризации в информационном пространстве горнодобывающих предприятий показана на рис 1.

Рис. 1. Иерархия информационных систем горнодобывающего предприятия

Отличием от множества систем, которые в последнее время стали предлагать компании, оснащающие транспорт GPS контроллерами, заключается в том, что система диспетчеризации «Карьер» предназначена не только для мониторинга, а специально разрабатывалась для оперативного управления и контроля горно-транспортного комплекса, анализа производственных показателей и других процессов добычи полезных ископаемых в карьерах. Пользователям предлагается широкий набор функций, позволяющих решать наиболее актуальные для горных предприятий задачи. Структурная схема модулей системы диспетчеризации «Карьер» представлена на рисунке 2. На входящих в структуру системы мобильных объектах (автосамосвалах, экскаваторах, бульдозерах, буровых станках, топливозаправщиках и т.д.) установлен бортовой комплекс, в режиме реального времени анализирующий десятки основных параметров машины, качество ее эксплуатации, а также возможные неполадки. Все эти данные обрабатываются на бортовом компьютере мобильного объекта и, в зависимости от решаемых задач на предприятии и установленных модулей, передаются по беспроводному каналу связи в диспетчерский центр на сервер. Бортовое оборудование системы имеет промышленное исполнение, специально разработанное для условий горнодобывающих предприятий и штатно устанавливается на заводах производителях горной техники: СКЗиТ и другие электронные компоненты штатно устанавливаются на заводе БЕЛАЗ, а информационно-диагностические системы для карьерных экскаваторов ЭКГ устанавливаются на ИЗ-КАРТЭКС (ОМЗ). Модули системы диспетчеризации «Карьер» разрабатывались на основе экспертных рекомендаций горных инженеров при непосредственном участии специалистов с заводов производителей горной техники и горнодобывающих компаний.

Рис 2. Структурная схема модулей системы диспетчеризации

Рассмотрим подробней, как системы диспетчеризации помогают решать задачи оперативного управления и повышения эффективности горного производства на примере некоторых угольных разрезов.

Разрез «Черниговец», являющийся одним из крупнейших разрезов севера Кузбаса. Этот разрез стал первым из горных компаний России полномасштабно внедривший систему диспетчеризации еще в 2001 году. К системе были подключены самосвалы, экскаваторы, бульдозеры и другой технологический транспорт. Передача данных осуществлялась на основе радиомодемов УКВ диапазона. Несмотря на полученный эффект от внедрения системы, в связи с развитием технологий связи, микроэлектроники, руководство ЗАО «Черниговец» посчитало целесообразным запустить процесс модернизации системы диспетчеризации, что в свою очередь повысит эффективность горных работ. В ЗАО «Черниговец» сейчас идет проект по модернизации системы передачи данных с использованием стандарта WI-FI, в связи с чем на всей зоне горных работ будет обеспечена высокоскоростная передача данных. Это позволит передавать большой объем диагностических данных, аудио и видео информацию, подключать к системе диспетчеризации большее кол-во горной техники, а использование совместно с системами высокоточной спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS решать такие задачи как корректировка фронта работ карьерных экскаваторов и высокоточное проведение буровзрывных работ. При использовании высокоскоростной связи, горный инженер, начальники бригад, маркшейдеры, инженеры тех. отдела будут снабжены карманными компьютерами, на которых будет отображаться вся информация о ходе горных работ, тем самым появляется возможность непосредственно в карьере корректировать технологические процессы работы горно-транспортного оборудования и процессы добычи угля.

Также на разрезе Черниговец используются RFIDметки и GSM трекеры для контроля внешнего транспорта, который приезжает на территорию разреза. Вся информация о маршрутах, местоположении приезжающего внешнего транспорта фиксируется в базе данных системы диспетчеризации и может контролироваться сотрудниками службы безопасности.  При внедрении специального модуля они получат возможность отмечать на карте дозволенные зоны присутствия транспорта и контролировать его выезд из регламентированных зон, оперативно получая смс-сообщения о нарушениях маршрутов. В холдинговой компании СДС оснащены три предприятия(ЗАО «Черниговец», разрез Киселевский и Шахте «Салек»). Сейчас идет процесс внедрения новой 3 версии системы на разрезе Восточный.

Одна из принципиально новых задач, выполняемых в системе диспетчеризации  «Карьер» – это контроль и анализ полного цикла движения топлива. Данная подсистема предназначена для осуществления контроля остатков и использования топлива на всех стадиях – от приёма до расхода. Непрерывный контроль осуществляется на складах ГСМ, в цистернах и баках топливозаправщиков, контроль объёма заправок топливозаправщиками и контроль уровня топлива в заправляемых транспортных средствах. Данная подсистема позволяет построить сквозной учёт движения топлива, от получения его поставщиком до использования в транспортных средствах.

В группе компаний «Мечел», оснащены все разрезы, входящие в состав ОАО «Южный Кузбасс» (Разрез Сибиргинский, Разрез Красногорский, Разрез Томусинский, Разрез Ольжерсский). ОАО «Южный Кузбасс» является одним из крупнейших российских производителей коксующихся и энергетических углей. На предприятиях «Южного Кузбасса» используется отечественная и зарубежная горно-транспортная техника. Высокое качество продукции, объемы промышленных запасов района, в том числе значительный процент углей коксующихся марок, а также наличие перспективных угольных месторождений, использование современных технологий добычи полезных ископаемых и диспетчеризации способствуют успешному развитию компании и увеличению объемов добычи угля.

На разрезах, входящих в состав ОАО «Южный Кузбасс» используется комбинирование различных видов передачи информации, так например, хозяйственный транспорт, выезжающий за пределы разреза, и не требующий оперативного вмешательства и контроля за состоянием, был оснащен ГЛОНАСС контроллерами CH4713. Также с помощью GSM-трекеров можно контролировать положения не только машин, но и персонала предприятия, сторонний транспорт, заезжающий на территорию разреза.

В СУЭКе в настоящий момент система диспетчеризации «Карьер» используется на разрезах Черногорский, Восточно-Бейский, разрез Заречный, Тугнуйский, РУ «Новошахтинское».

На многих предприятиях СУЭК используется широкополосные стандарты передачи информации:- технология MESH, что дает возможность переходить от контроля к оптимизации движения и автоматической диспетчеризации, подключать большое кол-во горно-транспортного оборудования, передавать видеоизображения.

Восточно-Бейский разрез, входящий в состав ОАО «СУЭК» в своей работе успешно использует модуль автоматической диспетчеризации и оптимизации системы «Карьер». Модуль оптимизации позволяет автоматически направлять самосвал после каждой разгрузки к тому экскаватору, где его работа будет максимально эффективна. Набор критериев оптимизации,  таких как минимизация времени ожидания погрузки, достижение максимальных объемов погрузки экскаваторами, равномерность погрузки и т.п. каждый со своим весом формирует определенную стратегию. Диспетчер выбирает в меню один из таких вариантов, и система начинает автоматически распределять самосвалы в соответствии с выбранными критериями работы. 
 

Рис 3. Одно из окон модуля автоматической диспетчеризации и оптимизации

 Совершенствование системы «Карьер», разработка новых модулей и алгоритмов ведется непрерывно. Основное внимание в настоящий момент уделяется алгоритмам оптимизации управления горнотранспортным комплексом, взаимосвязи планирования горных работ с системами высокоточного позиционирования. Пользователи системы «Карьер» получают инструмент, который постоянно развивается и отвечает современным требованиям и задачам предприятия.

Подводя итог, можно сказать, что сейчас работу современных угольных разрезов сложно даже и представить без использования системы диспетчеризации горно-транспортного оборудования «КАРЬЕР». Почти все процессы добычи и перевозки угля автоматизированы и много ключевых управленческих решений принимаются именно на основе информации из системы.

Все это позволяет достигать угольным предприятиям значительных экономических эффектов.