Цифровая трансформация и технологическая независимость горнодобывающей отрасли

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-5-74-78

С.В. Лукичев, О.В. Наговицын
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация
Горная Промышленность №5 / 2022 стр. 74-78

Резюме: Процесс цифровой трансформации имеет достаточно длинную историю, но в последние годы в связи с бурным развитием вычислительной техники, программного обеспечения и средств коммуникации он достиг уровня, который позволяет сделать качественный скачок в самой технологии горного производства. Цифровые технологии позволяют не только объединить в едином цифровом пространстве данные и модели, но и придать им динамику, превращая модели в цифровое подобие реальных объектов. Таким образом, способ организации цифрового пространства горнодобывающего предприятия в значительной степени определяет уровень цифровой трансформации производства. Можно выделить четыре основных этапа цифровой трансформации горной отрасли: от автоматизации решения отдельных задач до цифрового двойника горнодобывающего предприятия. Наличие на предприятии единого цифрового пространства позволяет реализовать ряд перспективных цифровых технологий, обеспечивающих качественно новый уровень управления горными работами и обеспечения их безопасности. Важнейшим вопросом цифровой трансформации горнодобывающей отрасли, особенно в условиях санкций, становится обеспечение технологического суверенитета страны. Нынешняя ситуация в области программного обеспечения показывает оборотную сторону глобализации, которая, по сути, привела к монополизации российского рынка западными софтверными компаниями. Решение этой проблемы – переход на отечественное программное обеспечение. И это задача не только государства, но и предприятий, заинтересованных в стабильном функционировании своих производств и росте квалификации своих сотрудников, потому что отечественные разработчики опираются в первую очередь на знания и опыт российских специалистов, вовлекая их в инновационный процесс.

Ключевые слова: цифровые технологии, цифровая трансформация, цифровой рудник, цифровой двойник, технологическая независимость, программное обеспечение, полезные ископаемые

Для цитирования: Лукичев С.В., Наговицын О.В. Цифровая трансформация и технологическая независимость горнодобывающей отрасли. Горная промышленность. 2022;(5):74–78. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-5-74-78

Информация о статье

Поступила в редакцию: 21.09.2022

Поступила после рецензирования: 28.09.2022

Принята к публикации: 29.09.2022

Информация об авторах

Лукичев Сергей Вячеславович – доктор технических наук, директор Горного института Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Наговицын Олег Владимирович – доктор технических наук, главный научный сотрудник лаборатории теории комплексного освоения и сохранения недр, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Введение

Основным современным трендом, определяющим направление развития горной технологии, является цифровизация как инструментов инженерного обеспечения горных работ, так и средств управления технологическими процессами горного производства. Процесс цифровой трансформации имеет достаточно длинную историю, но в последние годы в связи с бурным развитием вычислительной техники, программного обеспечения и средств коммуникации он достиг уровня, который позволяет сделать качественный скачок в самой технологии горного производства.

В основе любого материального производства лежит идея получения конечного продукта с минимальными затратами, что предполагает наличие максимально полной информации о свойствах предмета производства и технологии получения из него продукта. Информация используется для создания моделей продукта и технологического процесса его получения. В доцифровой период средой для хранения данных и создания моделей являлись бумажные носители, что не позволяло объединить данные и модели в едином пространстве, а сам процесс работы с ними был связан с существенными временными и трудовыми затратами на выполнение даже относительно небольших проектов. Цифровые технологии позволили не только объединить в едином цифровом пространстве данные и модели, но и придать им динамику, превращая модели в цифровое подобие реальных объектов. Таким образом, способ организации цифрового пространства горнодобывающего предприятия в значительной степени определяет уровень цифровой трансформации производства.

Этапы цифровой трансформации

Рис. 1 Этапы цифровой трансформации горного производства

Fig. 1 Stages in the digital transformation of mining operations

Можно выделить четыре основных этапа (пройдены, проходятся, будут проходиться) цифровой трансформации горной отрасли (рис. 1), что наиболее чётко прослеживается на крупных горнодобывающих предприятиях, давно вовлечённых в этот процесс:

1-й этап. Автоматизация решения отдельных задач. Характерен появлением на рынке большого количества компьютерных программ, не связанных между собой и решающих отдельные задачи горного производства. Результат – локальная автоматизация рабочих процессов, в целом не влияющая на собственно технологию инженерного обеспечения горных работ.

2-й этап. Комплексное решение групп задач. Появляются информационные системы, содержащие цифровые инструменты для решения тематически объединённых групп задач в области геологии, маркшейдерии, планирования горных работ, диспетчеризации и т.п. Результат – автоматизация рабочих процессов в отдельных цифровых пространствах, формируемых каждой из систем, между которыми осуществляется обмен данными.

3-й этап. Цифровая технология инженерного обеспечения горных работ. Особенностью этого этапа является унификация цифровых инструментов (желательно на базе единой цифровой платформы), минимизирующая потери времени, связанные с обменом и трансформацией данных перед их использованием. Результат – функционирование автоматизированных рабочих мест специалистов в едином цифровом пространстве. Реализация этого этапа означает достижение уровня Цифрового рудника – способа представления объектов и процессов горной технологии в виде цифровых моделей, описывающих свойства и поведение реальных объектов в едином цифровом пространстве предприятия. Максимально достижимым результатом данного этапа является формирование бесшовной технологии работы с цифровыми данными.

4-й этап. Цифровой двойник – Цифровой рудник, имеющий коммуникационные связи в on-line режиме между реальными объектами горной технологии (геологическая среда, горные выработки, технологическое оборудование, мониторинговые системы и в какой-то степени персонал) и их цифровыми моделями [1]. По сути, создание Цифрового двойника и является конечной целью цифровой трансформации горнодобывающего предприятия, в результате которой формируется технологическая основа для глубокой автоматизации и роботизации производства, а следовательно, создаются условия для перехода на малолюдную технологию добычи ПИ.

Если оценивать, на каком этапе трансформации в настоящее время находятся отечественные горнодобывающие предприятия, то в основном – это 2-й этап. При этом некоторые находятся в стадии перехода от 1-го этапа ко 2-му, а наиболее продвинутые предприятия двигаются в направлении к 3-му этапу.

Перспективные цифровые технологии

По оценкам экспертов [2–4], мировая экономика в настоящее время находится в стадии формирования нового технологического уклада, получившего название «Промышленность 4.0» или «Цифровая экономика». Его характерным признаком является появление новых технологий и совершенствование существующих на основе широкого использования методов работы с цифровой информацией, что применительно к решению задач горной технологии невозможно эффективно реализовать без организации единого цифрового пространства предприятия. Можно перечислить те из технологий, которые уже находят или найдут в ближайшее время применение в горной промышленности (табл. 1).

Таблица 1 Технологии цифровой трансформации горной промышленности

Table 1 Digital transformation technologies in the mining industry

Технологическая независимость страны

Важнейшим вопросом цифровой трансформации горнодобывающей отрасли, особенно в условиях санкций, становится обеспечение технологического суверенитета страны. Связано это с тем, что цифровые технологии становятся основой управления производственными процессами добычи и обогащения ПИ. Если брать аналоги из живой природы, то это мозг и нервная система, без нормальной работы которых невозможно эффективное функционирование такой сложной природно-технической системы, как горное предприятие. Само по себе развёртывание и функционирование на предприятии цифровых систем, формирующих цифровую технологию, является непростым и дорогостоящим мероприятием, особенно если речь идёт о крупном производстве [7]. Связано это с необходимостью адаптации программного обеспечения (ПО) к условиям работы предприятия, а по сути – созданию цифровой технологии инженерного обеспечения горных работ, которая затем, в идеале, долгие годы будет поддерживаться и развиваться как специалистами предприятия, так и разработчиками ПО. В отличие от технологического оборудования переход на новое ПО взамен ранее установленного, особенно системообразующее (например – Горно-геологическая информационная система (ГГИС)), требует больших финансовых и временных затрат, что может существенно повлиять на результативность производства.

Существовавшая до недавнего времени практика, особенно на крупных предприятиях, широкого использования импортного ПО делает такие предприятия заложниками политической ситуации, когда отказ разработчика ПО от поддержки его функционирования и развития может привести не только к технологическому отставанию от аналогичных зарубежных производств, но и к нарушению в работе самого производства. Выход из этой ситуации очевиден – переход на российское ПО. Но и здесь не всё так просто, многолетняя ориентация на использование в отрасли импортного ПО привела к существенному недофинансированию отечественных разработок, что сказалось как на количестве предлагаемых российских программных продуктов, так и на их функциональности.

Достаточно посмотреть реестр российского программного обеспечения, из которого видно, что в области горного дела2 представлены буквально единичные разработки, на базе которых можно реализовать полноценную цифровую технологию.

Правительство РФ, понимая недопустимость сложившейся ситуации, принимает определённые меры, одной из которых является создание Индустриальных центров компетенции (ИЦК)3, которые по отраслевому признаку формируют перечни программных продуктов и разработчиков, способных в короткое время за счёт бюджетного софинансирования создать конкурентоспособное ПО. У авторов статьи, которые на протяжении 25 лет занимаются разработкой российской ГГИС MINEFRAME4 [8] и понимают, насколько сложен процесс создания ПО, в этой связи вызывает некоторое недоумение закрытость процедуры формирования списка рекомендуемых к развитию/разработке программных продуктов. А учитывая то, что реализовать программу перехода на отечественное ПО для горной промышленности надо за короткое время, наиболее перспективным представляется не разработка ПО (в некоторых случаях практически с нуля), а использование тех программных продуктов, которые уже на сегодня имеют развитый функционал и команду разработчиков. Подобный подход позволит снизить риски и минимизировать финансовые затраты.

Заключение

Нынешняя ситуация в области ПО, в том числе и горного, показывает оборотную сторону глобализации, которая, по сути, привела к монополизации российского рынка западными софтверными компаниями. Этому в немалой степени способствовали не только экономические трудности 1990-х годов, когда прекратили существование или не смогли стартовать перспективные российские разработки, но и пренебрежительное отношение к отечественным разработкам потенциальных потребителей, когда престижным было закупать западное ПО, а не отечественное.

Особенностью создания любого высокотехнологичного продукта, к которым, несомненно, относится горное ПО, является формирование научной школы, обеспечивающей инновационный характер его развития, и наличие высококвалифицированной команды разработчиков, реализующей научные идеи с использованием современных инструментов. И то, и другое создаётся годами и только с течением времени выходит на режим самовоспроизводства, поэтому важной задачей является поддержка таких научных школ и команд. И это задача не только государства, но и предприятий, заинтересованных в стабильном функционировании своих производств и росте квалификации своих сотрудников, потому что отечественные разработчики опираются в первую очередь на знания и опыт российских специалистов, вовлекая их в инновационный процесс.

Список литературы

1. Анистратов К.Ю. (ред.). Открытые горные работы – XXI век. Справочник. M.: ООО «Система максимум»; 2019. Т. 2. 872 с.

2. Yeates G. Технологическая революция в горной отрасли, или как «промышленность 4.0» изменит основы мировой добычи. Золотодобыча. 2017;(223). Режим доступа: https://zolotodb.ru/article/11672

3. Хэмильтон Д. Взгляд в будущее или какие изменения грядут в добывающей промышленности до 2050 года. Режим доступа: https://habr.com/ru/company/ds/blog/434598/.

5. Клебанов А.Ф. Будущее безлюдных технологий на открытых горных работах. Горная промышленность. 2020;(3):32–36. Режим доступа: https://mining-media.ru/ru/article/intervyu/15908-budushchee-bezlyudnykh-tekhnologij-na-otkrytykh-gornykh-rabotakh

6. Li B., Zhao K. and Saydam S. А cost-effective positioning and communication technology for the underground mine IoT application. In: Fourth International Future Mining Conference 2019, Sydney, NSW, 19–20 November 2019, pp. 134–136.

7. Наговицын О.В., Возняк М.Г. К вопросам управления роботизированным горнодобывающим предприятиям. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(5-1):326–335. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_51_0_326

8. Лукичев С.В., Наговицын О.В. Цифровая трансформация горнодобывающей промышленности: прошлое, настоящее, будущее. Горный журнал. 2020;(9):13–18. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.09.01