Внедрение современных цифровых технологий на горнодобывающих предприятиях

А.М. Балашов
Новосибирский государственный педагогический университет, г. Новосибирск, Российская Федерация
Горная Промышленность №6 / 2022 стр. 83-86

Резюме: В настоящее время России необходима программа по модернизации производств для сохранения их устойчивого развития и конкурентоспособности продукции на мировых рынках. Это относится и к горнодобывающим предприятиям. Необходимы современные средства обеспечения безопасности работников горнодобывающих предприятий, а также применение современных цифровых технологий, направленных на повышение эффективности разработки горных пород и на снижение затрат по их извлечению и переработке. Такие механизмы в настоящее время связаны с VI технологическим укладом и предполагают активное внедрение и использование цифровых технологий в работе горнодобывающих предприятий. В связи с вышеизложенным автором статьи предпринята попытка научного анализа и критического осмысления внедрения современных цифровых технологий на горнодобывающих предприятиях в современной России.

Ключевые слова: технологическая трансформация, модернизация производств, горнодобывающие предприятия, цифровые технологии, VI технологический уклад

Для цитирования: Балашов А.М. Внедрение современных цифровых технологий на горнодобывающих предприятиях. Горная промышленность. 2022;(6):83–86. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-6-83-86

Информация о статье

Поступила в редакцию: 03.11.2022

Поступила после рецензирования: 18.11.2022

Принята к публикации: 19.11.2022

Информация об авторе

Балашов Алексей Михайлович – кандидат экономических наук, доцент кафедры информационных систем и цифрового образования, Новосибирский государственный педагогический университет, г. Новосибирск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-4264-2592 ; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Введение

В контексте Индустрии 4.0 использование информационных технологий нового поколения для активизации и преобразования традиционных отраслей будет поддерживать долгосрочную конкурентоспособность традиционной промышленности. Горнодобывающая промышленность также переживает процесс цифровизации. В настоящее время количество шахт и карьеров постепенно расширяется и организационное руководство ими становится затруднительно, с учетом того, что организационная структура предприятий и методы работы остаются традиционными, что затрудняет управление и координацию.

Одно из направлений цифровизации – это использование облачных технологий в работе горнодобывающих предприятий [1, с. 78]. Мы определяем это как интеграцию основного бизнеса горнодобывающего предприятия (например, управление производством и эксплуатацией, технологии добычи полезных ископаемых, услуги планирования и т. д.) в облако посредством эффективного использования облачных технологий, облачных ресурсов и облачных сервисов. Большое количество человеческих и интеллектуальных ресурсов перемещается в облако.

Движущая сила реформ

С 1990-х годов Финляндия, Канада, Швеция и другие страны последовательно формулировали планы развития «интеллектуальных шахт» и «безлюдных шахт», чтобы получить конкурентное преимущество в горнодобывающей промышленности. Профессор Л. Ву впервые предложил концепцию «цифровой шахты» в 1999 г. в Китае. Горнодобывающие предприятия непрерывно развиваются более 20 лет, следуя по пути цифровой и интеллектуальной трансформации, и добились многих результатов [2, с. 143].

Дистанционное управление и оборудование для автономной работы сделали возможным беспилотную работу в локальных зонах подземных шахт. Полные промышленные кольцевые сети и беспроводные сети, охватывающие целые шахты, обеспечивают своевременную передачу информации и данных. Горное производство развивается в направлении дистанционного управления и работы без участия человека. Способы горнодобывающего производства и управления претерпевают глубокие изменения [3, с. 172].

Можно описывать движущую силу реформ с четырех точек зрения. Передовые технологии широко используются в шахтах. Сочетание анализа больших данных и искусственного интеллекта позволяет отслеживать и эффективно прогнозировать скрытые опасности на производственной площадке в режиме реального времени. Автоматическое управление в сочетании с машинным обучением может повысить точность повторяющихся задач. Облачные технологии создали комплексную платформу управления для горнодобывающих предприятий и заложили основу для эксплуатации и обслуживания корпоративного облака. Пограничные вычисления минимизируют задержку от генерации данных до реагирования в производственных операциях в реальном времени.

Содержание и взаимосвязь элементов

«Облачная добыча» – это не новый метод добычи или цифровая технология, а новый режим работы и управления добычей. Цифровое и интеллектуальное строительство шахт является важной технической гарантией реализации «облачной добычи». Этот режим воплощает в себе изменения концепций корпоративного развития, концепции принятия решений, организационной структуры, управления операциями, технических возможностей и внешнего сотрудничества. Конечная цель – построить трансграничную интегрированную промышленную экосистему, сделав разработку полезных ископаемых более эффективной, а управление ими – более научным [4, с. 476].

Ресурсы данных, включая фундаментальные данные и производные данные. Ресурсы данных собираются в горнодобывающей промышленности, управлении, эксплуатации и обслуживании, маркетинге и других сферах. Фундаментальные данные включают основные геологические данные, данные о восприятии окружающей среды, данные о работе оборудования, данные о человеческих ресурсах, финансовые данные, данные о материалах, данные о транспортировке, данные о продажах, данные о складировании и т. д. Производные данные генерируются путем обработки и анализа фундаментальных данных.

Цифровые технологии: первые – это технологии цифровой добычи, предполагающие программно-аппаратную автоматизацию, дистанционное управление оборудованием и т. д.; вторые – технологии восприятия, задействующие интеллектуальные датчики, умные камеры, носимые устройства, высокоточные детекторы и т. д. Третьи – передающие и интеграционные технологии, включая 5G, WIFI6, Интернет вещей, блокчейн, радиочастотную идентификацию и т. д. Четвертые – это технологии анализа и использования данных, включающие анализ больших данных, машинное обучение, облачные вычисления, искусственный интеллект и т. д.

Цифровые таланты: в цифровом режиме работы горнодобывающим компаниям нужны всесторонние таланты с профессиональными навыками в области ИКТ и традиционными знаниями горнодобывающего производства. Профессиональные навыки в области ИКТ включают анализ управления данными, разработку продуктов, интеллектуальное производство, цифровые операции, маркетинг и т. д. Персонал предприятия переводится из режима работы на месте в режим работы в облаке и сотрудничает на облачной платформе.

Облачная бизнес-форма: данные, программное обеспечение и аппаратные ресурсы интегрируются в облачную платформу. На облачной платформе для совместной работы возможно удаленное управление различными операционными системами в производственном цикле шахты. Бизнес предприятия полностью взаимосвязан через облачное сотрудничество, включая производство, человеческие ресурсы, финансы, материалы, механику и электрику, безопасность и защиту окружающей среды, планирование, управление, планирование и принятие решений. Система, бизнес и персонал могут быть подключены к облаку [5, с. 153].

Архитектура и характеристики

Важной гарантией достижения предприятиями реформы является трансформация технологических возможностей. Это необходимо для того, чтобы ускорить применение цифровых технологий нового поколения и трансформацию традиционных методов производства [6, с. 347].

Техническая архитектура

В данном случае используются облачные ресурсы, облачные технологии и облачные службы в качестве основной поддержки; бизнес использует техническую архитектуру «облачного терминала» для создания сквозных интеллектуальных бизнес-подсистем, платформ, обеспечивающих интеллектуальные возможности, и интегрированных в облако платформ управления [7, с. 65].

Терминальный интеллект

Вся производственная среда горнодобывающей промышленности охватывает интеллектуальное измерительное оборудование, использующее датчики, измерения, автоматическое сканирование, динамическое отслеживание, проверку и другие технологии. При производстве шахт используются технология непрерывной безлюдной добычи, технология управления региональными кластерами, технология автономного вождения, технология оперативного управления [8, с. 24].

В цепочке операций по добыче полезных ископаемых используется горнодобывающее оборудование с автономными функциями вождения и эксплуатации, включая бурение горных пород, загрузку, перелопачивание, транспортировку и поддержку. Стационарное оборудование обеспечивает автоматическое управление, включая электроснабжение, вентиляцию, дренаж, наполнение, подъем и т. д. На стороне терминала целью является осуществление координации операций по добыче полезных ископаемых, удаленное выполнение инструкций по планированию, предсказуемость и обслуживание оборудования.

Включение Edge

На основе промышленного Интернета и технологий беспроводной связи мы можем создать интерактивную сеть для передачи данных о производстве, управлении и эксплуатации рудника. Хранилище шахтных данных и технология объединения разнородной информации с несколькими источниками используются для создания интеллектуального центра управления и контроля на границе плитки. Хранение, фильтрация и обработка данных терминала обеспечивают интеллектуальное восприятие и динамическое моделирование среды добычи, идентификацию безопасности и раннее предупреждение о месте добычи, а также интеллектуальное планирование и кластерное управление горным оборудованием. С другой стороны, целью является предварительный анализ, раннее предупреждение, принятие решений и планирование [9, с. 52].

Интеллектуальный анализ данных, облачные вычисления, искусственный интеллект и другие технологии используются для управления и оптимизации внешнего производства в режиме реального времени. Распределенное управление ресурсами используется для комплексного управления персоналом, имуществом и материалами шахт и заводов. Технологии BlockcChain используются для создания общей и совместной сети создания ценности, сосредоточенной на горнодобывающем предприятии. На стороне облака цель состоит в том, чтобы обеспечить взаимосвязь на платформе сотрудничества в облаке, назначить задачи и ресурсы в соответствии с элементами.

Заключение

Построение новых режимов работы не может быть достигнуто одной компанией или одной командой, оно требует совместных усилий многих сторон. В целом цифровая экосистема в современном мире является одним из основных или дополняющих способов существования компании в системе социально-экономических отношений с другими фирмами и клиентами. Поэтому многие крупные компании ставят своей целью переход на существование в качестве бизнес-экосистем [10]. Ключевые моменты, которые мы предлагаем, это те, которые необходимо выстраивать шаг за шагом в процессе реализации [11, с. 298].

Во-первых, необходимо создавать инфраструктуру и платформы, а также развивать таланты. Если персонал хочет избежать суровых и опасных условий на площадке, необходимо дальнейшее развитие технологий. Для этого требуется не только интеграция и интеллектуальная трансформация производственного оборудования, но и повышение надежности сенсорных технологий. Необходимо создать единую промышленную Интернет-платформу и использовать интеллектуальный анализ и анализ данных для повышения эффективности производства, эксплуатации и управления. Базовые инфраструктурные услуги (такие как облачная инфраструктура, хранилища ресурсов, построение сети и т. д.), системы управления данными и развертывание приложений для цифровой добычи могут предоставляться компаниями-разработчиками программного обеспечения, чтобы группы добычи могли пользоваться услугами и сосредоточиться на своем основном бизнесе.

Во-вторых, данные, программное и аппаратное обеспечение должны быть интегрированы в облако. Данные о производстве, эксплуатации и управлении собираются на терминале, оптимизируются на периферии и интегрируются в облако. Необходимо полностью использовать ценность данных для обеспечения оптимизации предприятия.

В-третьих, должны быть приняты законы и правила, а сетевая безопасность должна быть гарантирована. Удаленные методы работы и стабильность облачных серверов представляют еще большую проблему для сетевой безопасности. Обеспечение сетевой безопасности требует совместных усилий правительств, компаний-разработчиков программного обеспечения и горнодобывающих компаний, что влечет за собой непрерывную работу. Благодаря единой аутентификации прав доступа к облачной платформе предприятия могут совместно использовать ресурсы и сотрудничать с другими предприятиями.

Наконец, экосистему добычи необходимо создавать совместно. Этот режим облачных услуг состоит из нескольких сторон, таких как поставщики облачных платформ, поставщики продуктов приложений для цифровой добычи, технический и управленческий персонал группы добычи, команды по эксплуатации и техническому обслуживанию, а также поставщики услуг технологии цифровой добычи.

На единой облачной платформе можно координировать бизнес, включая проектирование и производство, надзор и обслуживание, производство и маркетинг. На основе анализа данных можно понять потребности клиентов и потребности рынка. Этот новый режим открытого обмена может полностью повысить социальную эффективность. Компании цепочки поставок и производственной цепочки должны сотрудничать для создания цифровой экосистемы.

Список литературы

1. Разоренова Е.Ю. Направление цифровой трансформации горнодобывающей отрасли. В кн.: Василёнок В.Л. (ред.) Стратегии и инструменты управления экономикой: отраслевой и региональный аспект: материалы 8-й Междунар. науч.-практ. конф., г. Санкт-Петербург, 23 мая 2019 г. СПб.: ООО «НПО ПБ АС»; – 2019. – С. 76–79.

2. Потапов В.П., Счастливцев Е.Л., Быков А.А., Харлампенков И.Е. Комплексное решение задач экологической безопасности предприятий горнодобывающей отрасли на основе цифровых технологий. В кн.: Андреева О.С. (ред.) Фундаментальные и прикладные аспекты устойчивого развития ресурсных регионов: материалы 3-й Всерос. науч. конф. с международным участием, г. Новокузнецк, 7–10 декабря 2021 г. Новокузнецк: Кем. гос. ун-т; 2022. С. 141–145.

3. Косяков И.А., Кашарников Д.А., Ведин Д.М., Чередниченко И.В., Петров А.А. Аддитивные технологии в горнодобывающей отрасли. В кн.: Фундаментальные научные исследования: теоретические и практические аспекты: материалы Междунар. науч.-практ. конф., г. Кемерово, 16 декабря 2019 г. Кемерово: ООО «Западно-Сибирский научный центр»; 2019. С. 170–173.

4. Рыльников А.Г., Пыталев И.А. Цифровая трансформация горнодобывающей отрасли: технические решения и технологические вызовы. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020;(1):470–481. https://doi.org/10.46689/2218-5194-2020-1-1-470-481

5. Лютягин Д.В., Яшин В.П., Забайкин Ю.В., Якунин М.А. Особенности и тенденции цифровой трансформации российской горнодобывающей отрасли. Экономика: вчера, сегодня, завтра. 2019;9(7-1):147–159. Режим доступа: http://publishing-vak.ru/file/archive-economy-2019-7/16-lyutyagin.pdf

6. Панфилов В.Д., Борзых Д.М. Цифровая трансформация горнодобывающей отрасли: проблемы перехода и методы внедрения технологий. В кн.: Козырев Н.А. (ред.). Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: труды Всерос. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Новокузнецк, 12–14 мая 2021 г. Вып. 25. Часть 5. Технические науки. Новокузнецк: Сиб. гос. индустриальный ун-т; 2021. С. 345–350.

7. Корчагина Т.В., Потапов В.П., Счастливцев Е.Л. Цифровой мониторинг природно-техногенной среды для обеспечения экологической безопасности предприятий горнодобывающей отрасли. Уголь. 2022;(6):59–66. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2022-6-59-67

8. Гилярова А.А. Оценка экономических эффектов цифровых технологий в горнодобывающем производстве. В кн.: Цифровые технологии в горном деле: Всерос. науч.-техн. конф., г. Апатиты, 16–18 июня 2021 г. Апатиты: Кольский научный центр РАН; – 2021. – С. 19–26.

9. Киричек К. Цифровые технологии в горнодобывающей промышленности и металлургии. Control Engineering Россия. 2022;(1):50– 53. Режим доступа: https://controleng.ru/wp-content/uploads/9750.pdf

10. Селиверстова Н.С., Григорьева О.В., Зульфакарова Л.Ф., Шафигуллина Г.И. Роль стратегических альянсов в развитии цифровых экосистем. Азимут научных исследований: экономика и управление. 2022;11(1):31–34. https://doi.org/10.57145/27128482_2022_11_01_06

11. Евлашкина С.А. Экономический эффект от внедрения цифровых технологий в горнодобывающей отрасли. Стратегии бизнеса. 2021;9(10):296–300. https://doi.org/10.17747/2311-7184-2021-10-296-300