Применение самоорганизующихся систем управления для оптимизации процессов в сложных динамических системах при добыче полезных ископаемых

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-2-167-175

А.Д. Меллер¹, Р.Р. Галиева², А.В. Кулешова², А.К. Петросян², С.А. Глатко²
¹ Российский университет дружбы народов, г. Москва, Российская Федерация
² Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация
Горная Промышленность №2 / 2025 стр.167-175

Резюме: Цифровизация и автоматизация процессов добычи полезных ископаемых становятся ключевыми факторами повышения эффективности и устойчивости горнодобывающей отрасли. Данное исследование посвящено анализу интеграции цифровых технологий и распределенных систем управления для оптимизации добычи лития в России. Цель работы – разработка целостной архитектуры цифровой системы управления процессами добычи и обогащения лития, оценка ее влияния на производительность, безопасность и экологическую устойчивость. Методология исследования включает анализ больших данных с датчиков и сенсоров, моделирование производственных процессов, технико-экономическую оценку эффективности цифровых решений. Эмпирической базой выступают данные по ключевым показателям эффективности с литиевых месторождений России за 2020–2023 гг. Результаты демонстрируют, что внедрение цифровой системы управления позволяет увеличить выход товарного лития на 15–25%, снизить затраты на добычу и обогащение до 30%, сократить время выполнения операций на 20%. При этом достигается снижение углеродного следа на 15–20% и рост уровня безопасности на 40–50%. Полученные результаты имеют высокую теоретическую и практическую значимость, открывая перспективы масштабирования цифровых решений на другие редкоземельные минералы и обеспечивая устойчивое развитие горнодобывающей отрасли России.

Ключевые слова: цифровизация добычи лития, распределенные системы управления, безопасность горных работ, редкоземельные минералы, горное дело

Благодарности: Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, проект №23-78-01247, https://rscf.ru/project/23-78-01247/

Для цитирования: Самарин И.В., Романова А.А. Применение самоорганизующихся систем управления для оптимизации процессов в сложных динамических системах при добыче полезных ископаемых. Горная промышленность. 2025;(2):167–175. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-2-167-175

Информация о статье

Поступила в редакцию: 05.02.2025

Поступила после рецензирования: 17.03.2025

Принята к публикации: 24.03.2025

Информация об авторах

Самарин Илья Вадимович – доктор технических наук, заведующий кафедрой автоматизации технологических процессов, Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: ivs@gubkin.ru

Романова Анастасия Алексеевна – кандидат экономических наук, научный сотрудник научно-образовательной лаборатории перспективных технологий, Российский государственный аграрный университет МСХА имени К.А. Тимирязева, г. Москва, Российская Федерация; доцент кафедры информатики и вычислительной техники пищевых производств, Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ), г. Москва, Российская Федерация; магистр 1-го курса, Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: romanovargaymsha@mail.ru

Список литературы

1. Pripachkin P.V., Kudryashov N.M., Rundkvist T.V., Morozova L.N. Lithium in pegmatites of the Fennoscandian Shield and operation prospects for the Kolmozero deposit on the Kola Peninsula (Russia). Applied Earth Science. 2022;131(4):179–192. https://doi.org/10.1080/25726838.2022.2089966

2. Dessemond C., Lajoie-Leroux F., Soucy G., Laroche N., Magnan J.-F. Spodumene: The lithium market, resources and processes. Minerals. 2019;9(6):334. https://doi.org/10.3390/min9060334

3. Khoruzhy L.I., Katkov Yu.N., Khoruzhy V.I., Romanova A.A., Katkova E.A. Forming an adaptive model of interorganisational management accounting in agribusiness organisations within the context of COVID-19 spreading. Procedia Environmental Science, Engineering and Management. 2022;9(1):195–204. Available at: https://procedia-esem.eu/pdf/issues/2022/no1/25_Khoruzhy_22.pdf (accessed: 07.02.2025).

4. Khoruzhy L.I., Katkov Yu.N., Katkova E.A., Romanova A.A., Dzhikiya M.K. Introduction of environmental monitoring for the sustainable development of the agro-industrial complex: the method of the genuine savings index. Journal of Law and Sustainable Development. 2023;11(5):471.

5. Khoruzhy L.I., Katkov Yu.N., Khoruzhy V.I., Romanova A.A. Model of a cybernetic internal control system for provisioning inter-organisational management accounting of agricultural organisations. Procedia Environmental Science, Engineering and Management. 2022;9(1):257–266. Available at: https://procedia-esem.eu/pdf/issues/2022/no1/31_Khoruzhy_22.pdf (accessed: 07.02.2025).

6. Khoruzhy L.I., Katkov Y.N., Khoruzhy V.I., Romanova A.A., Katkova E.A. Reporting system in the adaptive accounting and analytical system of providing inter-organizational collaboration of AIC organizations. AIP Conference Proceedings. 2021;2442(1):020014. https://doi.org/10.1063/5.0075800

7. Romanova A. A conceptual model for the implementation of an active adaptive information and analytical system in the contour of self-organizational management systems. Journal of Lifestyle and SDG’S Review. 2025;5(2):e04042. https://doi.org/10.47172/2965-730X.SDGsReview.v5.n02.pe04042

8. Михеева Е.Д., Егоров Я.А. К вопросу о содержаниях лития и попутных компонентов в подземных водах перспективных площадей территории России. Недропользование XXI век. 2022;(2):29–35. Режим доступа: https://nedra21.ru/archive/165/3083/ (дата обращения: 07.02.2025). Miheeva E.D., Egorov Y.A. To the question of the content of lithium and associated components in groundwater of promising areas the territory Russia. Nedropolzovanie XXI vek. 2022;(2):29–35. (In Russ.) Available at: https://nedra21.ru/archive/165/3083/ (accessed: 07.02.2025).

9. Морачевский А.Г., Попович А.А., Демидов А.И. Перспективные анодные материалы для натрий-ионных аккумуляторов. Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2018;24(4):185–195. https://doi.org/10.18721/JEST.24418 Morachevskiy A.G., Popovich A.A., Demidov A.I. Promising anode materials for sodium-ion batteries. St. Petersburg State Polytechnic University Journal of Engineering Science and Technology. 2018;24(4):185–195. (In Russ.) https://doi.org/10.18721/JEST.24418

10. Морозова Л.Н., Базай А.В. Сподумен из редкометалльных пегматитов Колмозерского литиевого месторождения (Кольский полуостров). Записки Российского минералогического общества. 2019;148(1):65–78. https://doi.org/10.30695/zrmo/2019.1481.06 Morozova L.N., Bazai A.V. Spodumene from rare-metal pegmatites of the Kolmozerskoe lithium deposit (Kola peninsula). Proceedings of the Russian Mineralogical Society. 2019;148(1):65–78. (In Russ.) https://doi.org/10.30695/zrmo/2019.1481.06

11. Романова А.А., Забайкин Ю.В. Методика развития эффективно-ориентированных трудовых отношений в производственных организациях: комплексный подход. Уголь. 2024;(12):79–88. Режим доступа: https://ugolinfo.ru/index.php?article=202412079 (дата обращения: 07.02.2025). Romanova A.A., Zabaikin Yu.V. Methodology for the development of effectively-oriented labor relations in industrial organizations: an integrated approach. Ugol’. 2024;(12):79–88. (In Russ.) Available at: https://ugolinfo.ru/index.php?article=202412079 (accessed: 07.02.2025).

12. Khoruzhiy L., Romanova A. Control in the inter-organizational management accounting system. E3S Web of Conferences. 2020;222:01008. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022201008

13. Антипин В.С., Одгэрэл Д., Гэрэл О., Перепелов А.Б., Кущ Л.В., Шептякова Н.В. Петрогенетические и минералого-геохимические особенности редкометалльных литий-фтористых гранитов в разновозрастных ареалах магматизма Центральной Азии (Прибайкалье, Забайкалье, Монголия). В кн.: Петрология и геодинамика геологических процессов: материалы 13-го Всероссийского петрографического совещания (с участием зарубежных ученых), г. Иркутск, 6–13 сентября 2021 г. Иркутск: Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН; 2021. Т. 1. С. 36–39.

14. Кудрявцев П.Г., Кудрявцев Н.П. Литий: ресурсы, добыча и перспективы развития мирового рынка. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2018;(10-12):70–81. https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.10-12.070-081 Kudryavtsev Р.G., Kudryavtsev N.P. Lithium: Resources, production and prospects of world market development. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2018;(10-12):70–81. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.10-12.070-081

15. Лымарь В.К., Белоусова Е.Б. Мировой рынок литиевого сырья и соединений лития. Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2021;(1-6):116–118. Lymar V.K., Belousova E.B. World market of lithium raw materials and lithium compounds. Mineral Resources of Russia. Economics & Management. 2021;(1-6):116–118. (In Russ.)

16. Максименко Д.Ф., Воронин А.Ю. Задачи и проблемы автоматизации процессов добычи нефти. Форум молодых ученых. 2019;(1-2):679–684. Maksimenko D.F., Voronin A.Y. Tasks and problems of automation of oil production process. Forum Molodykh Uchenykh. 2019;(1-2):679–684. (In Russ.)

17. Серегина А.А. Обеспечение энергоперехода редкими и редкоземельными металлами. Инновации и инвестиции. 2021;(9):188–195. Seregina A.A. Providing energy transition with rare and rare earth metals. Innovation & Investment. 2021;(9):188–195. (In Russ.)

18. Силяев C.B., Богданов A.B. Интеллектуальные системы электроснабжения промышленных объектов на основе смарт-технологий. В кн.: Образование: профессиональный дебют: сб. материалов 4-й Междунар. студ. науч.-практ. конф., г. Кумертау, 29 ноября 2018 г. Мелеуз: Мелеузовская городская Типография; 2018. С. 113–120.

19. Усова Т.Ю., Михеева Е.Д. Возможности расширения сырьевой базы лития за счет применения новых технологий переработки сырья. Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2018;(1):73–79. Usova T.Yu., Mikheeva E.D. Possibilities for the lithium resource base expanding through the use of new technologies for raw materials processing diamond mining industry. Mineral Resources of Russia. Economics & Management. 2018;(1):73–79. (In Russ.)

20. Шилова Л.А., Адамцевич А.О. Интеграция цифровых технологий как ключевой фактор развития российской энергетики. Энергетическая политика. 2020;(9):60–73. https://doi.org/10.46920/2409-5516_2020_9151_60 Shilova L., Adamtsevich A. The integration of digital technologies as a key factor for Russian energy developing. Energy Policy. 2020;(9):60–73. (In Russ.) https://doi.org/10.46920/2409-5516_2020_9151_60