Цифровые двойники процессов управления высокоавтоматизированными горнотранспортными комплексами
А.Ф. Клебанов, И.В. Еремкин, П.А. Габусу
ГК «ЦИФРА», г. Москва, Российская Федерация
Russian Mining Industry №4 / 2025 p. 61-70
Резюме: В статье рассмотрены вопросы разработки и применения цифровых двойников в задачах горного производства. Анализируются определения и эволюция понятия «цифровой двойник», отмечается, что цифровые двойники уже давно используются при автоматизации (цифровизации) горных работ и процессов управления горнотранспортными комплексами, однако технологии Индустрии 4.0 наполняют их новыми смыслами и свойствами на современном этапе. Обосновывается программно-аппаратная инфраструктура удаленного аналитического центра для построения широкого спектра цифровых двойников процессов управления высокоавтоматизированными (роботизированными) горнотранспортными комплексами и применения их в проектных и образовательных целях («фабрика цифровых двойников»). Важнейшими составляющими такого удаленного аналитического центра являются горно-геологические информационные системы, автоматизированные системы управления горнотранспортными комплексами с ретроспективной базой данных работы системы на горном предприятии, а также симуляторы процессов управления погрузочно-доставочными комплексами и буровзрывными работами. Выделяется несколько классов цифровых двойников высокоавтоматизированных (роботизированных) горнотранспортных комплексов: цифровые двойники, основанные на обработке телеметрической и горнотехнической информации в режиме реального времени; цифровые двойники для подготовки образовательных программ на основе исторических баз данных; цифровые двойники для решения задач планирования и проектирования горных работ, проверки гипотез и сценарного моделирования. Обсуждается возможность применения опыта построения цифровых двойников горного производства в задачах космической индустрии для отработки перспективных технологий и оборудования добычи полезных ископаемых на других планетах.
Ключевые слова: цифровой двойник, высокоавтоматизированные горнотранспортные комплексы, буровзрывные работы, погрузочно-доставочные комплексы, цифровая трансформация, удаленный аналитический центр управления, роботизированные технологии, проектирование горных работ, планирование горных работ, сценарное моделирование, горнотехнические системы, горно-геологические информационные системы, Индустрия 4.0
Благодарности: Авторы выражают благодарность директору Горного института КНЦ РАН, чл.-корр. РАН С.В. Лукичёву, научному руководителю Института космических исследований РАН, академику РАН Л.М. Зеленому, сотрудникам Института космических исследований РАН: чл.-корр. РАН М.Л. Литваку; д-ру физ.-мат. наук Н.А. Эйсмонту; науч. сотр. В.А. Котцову за ценные рекомендации и экспертизу. Также благодарим сотрудников ГК «Цифра»: С.А. Степанова, канд. физ.-мат. наук Н.В. Одинцева и канд. техн. наук Р.В. Федоренко за важные замечания и советы при подготовке материалов статьи.
Для цитирования: Клебанов А.Ф., Еремкин И.В., Габусу П.А. Цифровые двойники процессов управления высокоавтоматизированными горнотранспортными комплексами. Горная промышленность. 2025;(4):61–70. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-4-61-70
Информация о статье
Поступила в редакцию: 07.05.2025
Поступила после рецензирования: 25.06.2025
Принята к публикации: 28.06.2025
Информация об авторах
Клебанов Алексей Феликсович – кандидат технических наук, директор по науке и работе с образовательными учреждениями, Группа компаний «Цифра», г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Еремкин Иван Владимирович – инженер-конструктор «ЦИФРА РОБОТИКС», Группа компаний «Цифра», г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Габусу Паулина Айкинсовна – кандидат технических наук, руководитель направления, Группа компаний «Цифра», г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Владимиров Д.Я., Клебанов А.Ф., Кузнецов И.В. Цифровая трансформация открытых горных работ и новое поколение карьерной техники. Горная промышленность. 2020;(6):10–12. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2020-6-10-12 Vladimirov D.Ya., Klebanov A.F., Kuznetsov I.V. Digital transformation of surface mining and new generation of open-pit equipment. Russian Mining Industry. 2020;(6):10–12. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2020-6-10-12
2. Лукичёв С.В. Цифровое прошлое, настоящее и будущее горнодобывающих предприятий. Горная промышленность. 2021;(4):73–79. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2021-4-73-79 Lukichev S.V. Digital past, present, and future of mining industry. Russian Mining Industry. 2021;(4):73–79. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2021-4-73-79
3. Клебанов А.Ф. Автоматизация и роботизация открытых горных работ: опыт цифровой трансформации. Горная промышленность. 2020;(1):8–11. Режим доступа: https://mining-media.ru/ru/article/ogr/15630-avtomatizatsiya-i-robotizatsiya-otkrytykh-gornykh-rabot-opyt-tsifrovoj-transformatsii (дата обращения: 06.05.2025). Klebanov A.F. Automation and robotization in opencast mining: experience in digital transformation. Russian Mining Industry. 2020;(1):8–11. (In Russ.) Available at: https://mining-media.ru/ru/article/ogr/15630-avtomatizatsiya-i-robotizatsiya-otkrytykh-gornykh-rabot-opyt-tsifrovoj-transformatsii (accessed: 06.05.2025).
4. Клебанов А.Ф., Бондаренко А.В., Жуковский Ю.Л., Клебанов Д.А. Организация удаленных центров управления горным предприятием: стратегические предпосылки и этапы реализации. Горная промышленность. 2024;(4):174–183. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-174-183 Klebanov A.F., BondarenkoA.V., Zhukovsky Yu.L., Klebanov D.A. Establishing remote control centers of a mining operation: strategic prerequisites and implementation stages. Russian Mining Industry. 2024;(4):174–183. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-4-174-183
5. Николаев С., Поплавский С., Гусев М. Применение цифровых двойников технологических процессов на предприятиях горнодобывающей и металлургической промышленности. Глобус: геология и бизнес. 2023;(4). Режим доступа: https://www.vnedra.ru/tehnologii/informacionnye-tekhnologii/primenenie-czifrovyh-dvojnikov-tehnologicheskih-proczessov-na-predpriyatiyah-gornodobyvayushhej-i-metallurgicheskoj-otraslej-promyshlennosti-23070/ (дата обращения: 06.05.2025). Nikolaev S., Poplavsky S., Gusev M. Application of digital twins of technological processes at mining and metallurgical companies. Globus: Geologiya i Biznes. 2023;(4). (In Russ.) Available at: https://www.vnedra.ru/tehnologii/informacionnye-tekhnologii/primenenie-czifrovyh-dvojnikov-tehnologicheskih-proczessov-na-predpriyatiyah-gornodobyvayushhej-i-metallurgicheskoj-otraslej-promyshlennosti-23070/ (accessed: 06.05.2025).
6. Сахапова Т.С., Исмагилов Т.Ш., Тихонов В.А. Цифровой двойник производства как этап новой цифровой бизнес-модели промышленного предприятия. Горная промышленность. 2023;(2):62–68. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-2-62-68 Sakhapova T.S., Ismagilov T.Sh., Tikhonov V.A. A digital twin of the manufacturing system as a stage in the new digital business model of an industrial company. Russian Mining Industry. 2023;(2):62–68. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-2-62-68
7. Наговицын О.В., Степачева А.В. Формирование цифрового двойника месторождения твердых полезных ископаемых. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2021;(6):171–180. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20210616 Nagovitsyn O.V., Stepacheva A.V. Digital twin of solid mineral deposit. Journal of Mining Science. 2021;57(6):1033–1040. https://doi.org/10.1134/S1062739121060168
8. Хитрых Д. Цифровые двойники в промышленности: истоки концепции, современный уровень развития и примеры внедрения. Современная электроника. 2022;(1):62–67. Режим доступа: https://cloud.cta.ru/iblock/8ac/8acec945382792f55a712e606b51fd68/20220162.pdf (дата обращения: 06.05.2025). Khitrykh D. Industrial application of digital twins: origins of the concept, current level of development, and examples of implementation. Sovremennaya Elektronika. 2022;(1):62–67. (In Russ.) Available at: https://cloud.cta.ru/iblock/8ac/8acec945382792f55a712e606b51fd68/20220162.pdf (accessed: 06.05.2025).
9. Захаров В.Н., Кубрин С.С. Цифровая трансформация и интеллектуализация горнотехнических систем. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(5-2):31–47. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_52_0_31 Zakharov V.N., Kubrin S.S. Digital transformation and intellectualization of mining systems. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(5-2):31–47. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_52_0_31
10. Темкин И.О., Клебанов Д.А., Дерябин С.А., Конов И.С. Построение интеллектуальной геоинформационной системы горного предприятия с использованием методов прогнозной аналитики. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(3):114–125. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-3-0-114-125 Temkin I.O., Klebanov D.A., Deryabin S.A., Konov I.S. Construction of intelligent geoinformation system for a mine using forecasting analytics techniques. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020;(3):114–125. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-3-0-114-125
11. Малыханов А.А. Имитационная модель рудника – основа качественной поддержки принятия оперативных решений. Золото и технологии. 2020;(3):46–47. Режим доступа: https://zolteh.ru/technic/imitatsionnaya_model_rudnika_osnova_kachestvennoy_podderzhki_prinyatiya_operativnykh_srednesrochnykh/ (дата обращения: 06.05.2025). Malykhanov A.A. A mine simulation model: a basis for high-quality support of operational decision-making. Zoloto i Tekhnologii. 2020;(3):46–47. (In Russ.) Available at: https://zolteh.ru/technic/imitatsionnaya_model_rudnika_osnova_kachestvennoy_podderzhki_prinyatiya_operativnykh_srednesrochnykh/ (accessed: 06.05.2025).
12. Наговицын Г.О. Автоматизированное планирование открытых горных работ для сплошных систем разработки в горно-геологической информационной системе MINEFRAME. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(12-1):42–51. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_121_0_42 Nagovitsyn G.O. Automated planning of open mining for longwall mining methods in the MGIS MINEFRAME. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(12-1):42–51. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_121_0_42
13. Клебанов А.Ф. Прогнозирование внезапных выбросов угля и газа на основе исследования их механизма методом вычислительного эксперимента: автореф. дис. … канд. техн. наук. М.; 1988. 16 с.
14. Моисеев Н. Изучение биосферы с помощью машинных экспериментов. Оценка последствий ядерной войны. В кн.: Моисеев Н. Экология человечества глазами математика. М.: Молодая гвардия; 1988. С. 48–110.
15. Клебанов А.Ф., Коваленко М.Е., Габусу П.А. Высшее образование, производство и ит: этапы и направления долгосрочного сотрудничества (опыт ГК «Цифра»). Горная промышленность. 2025;(1):18–22. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-1-18-22 Klebanov A.F., Kovalenko M.E., Gabusu P.A. Higher education, production and it: stages and directions of long-term cooperation (experience of Zyfra Group). Russian Mining Industry. 2025;(1):18–22. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-1-18-22
16. Трубецкой К.Н., Кулешов А.А., Клебанов А.Ф., Владимиров Д.Я. Современные системы управления горно-транспортными комплексами. СПб.: Наука; 2007. 306 с.
17. Клебанов А.Ф., Сиземов Д.Н., Кадочников М.В. О Комплексный подход к удаленному мониторингу технического состояния и режимов эксплуатации карьерного автосамосвала. Горная промышленность. 2020;(2):75-81. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2020-2-75-81 Klebanov A.F., Sizemov D.N., Kadochnikov M.V. Integrated approach to remote monitoring of technical and operating conditions of mine dump trucks. Russian Mining Industry. 2020;(2):75–81. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2020-2-75-81
18. Клебанов А.Ф., Владимиров Д.Я. Новые цифровые технологии управления промышленной безопасностью на открытых горных работах. В кн.: Проблемы и перспективы комплексного освоения и сохранения земных недр: материалы 4-й конференция международной научной школы академика РАН К.Н. Трубецкого, г. Москва, 16–20 ноября 2020 г. М.: ИПКОН РАН; 2020. С. 22–27.
19. Бобин В.А., Бобина А.В., Клебанов А.Ф. Проект миссии для подтверждения достоверности прогноза запасов и возможности добычи гелиона на Луне. Вестник ГЛОНАСС. 2023;(2):53–63. Bobin V.A., Bobina A.V., Klebanov A.F. A mission project to confirm the reliability of reserves forecasts and the possibility of helion mining on the Moon. Vestnik GLONASS. 2023;(2):53–63. (In Russ.)
