Эволюция диспетчерского управления

Эндрю Кроуз, менеджер по маркетингу, Modular Mining Systems

Компания Modular Mining Systems, Inc. (США), лидер в области решений для автоматизации горнодобывающей отрасли, разрабатывает продукты для интеграции всех производственных операций для карьеров и шахт в реальном времени с использованием новейших информационных, коммуникационных и навигационных технологий. В настоящей статье проведен анализ, каким образом совершенствование технологий и изменения требований горнодобывающей отрасли к управлению процессом добычи и транспортировки полезных ископаемых изменили роль диспетчерского управления.

Вжурнале Mining Magazine за декабрь 1987 года д-р Джеймс Уайт (в то время – исполнительный вицепрезидент компании Modular, сейчас – председатель Совета директоров) и Лес Зошке (в то время – руководитель проектов Modular, сейчас – вице-президент по развитию бизнеса) описывали передовой опыт организации «современного» диспетчерского управления.

095 1

Первое применение системы DISPATCH® на карьере Корпорации Phelps Dodge (США)

На момент публикации компания Modular Mining Systems была единственным в мире поставщиком систем компьютерного диспетчерского управления. Работая на рынке с 1979 г., компания Modular перевела на полную автоматизацию на базе системы DISPATCH® 11 карьеров. Через пять лет в журнале Mining Magazine за ноябрь 1992 года компания объявила, что ею полностью развернуто и запущено в эксплуатацию 28 систем DISPATCH®, а еще приблизительно на 40 карьерах работали другие системы компьютерного диспетчерского управления.

За последние 25 лет горнодобывающая отрасль значительно изменилась. Число внедрений системы у корпорации Modular приближается к 250, из которых 18 входят в число 20 крупнейших в мире разработок полезных ископаемых. В целом последние статистические данные показывают, что примерно 400 карьеров, разрезов и шахт используют какую-либо из 14 разновидностей системы управления горнотранспортным комплексом (СУ ГТК), имеющих разный уровень сложности.

В современном мире редко встретишь горную разработку с парком более 15 самосвалов, которая эксплуатируется без помощи СУ ГТК.

Всё более сложные вызовы

Требования, которые месторождения XXI века предъявляют к своим системам управления горнотранспортным комплексом, намного шире и сложнее, чем те, которые предъявлялись к системам ранних версий. Возможность оптимизации назначений самосвалов на выполнение работ уже недостаточна для всё более сложных потребностей организации добычи. Преимущества, выражающиеся в высокоточном управлении машинами, в отслеживании данных по обслуживанию техники в реальном времени и в наличии передовых систем безопасности – это лишь начало новой эры развития технологий управления парком техники.

095 3

Сегодняшние горные разработки постоянно выходят на новые уровни технологии в поисках более эффективных, экономичных и безопасных решений. Шахты всё глубже опускаются под землю к более богатым залежам полезного ископаемого, а карьеры и разрезы стремятся повышать эффективность работы нетрадиционными методами, такими, как дробление в карьере и конвейерная транспортировка.

Такой инновационный подход, как Система безоператорных перевозок (СБОП) компании Komatsu, развернутая на месторождении «Рио-Тинто» в Пилбара (Австралия), показывает нам, что надо сделать, чтобы не только отвечать потребностям сегодняшнего дня, но и превосходить ожидания дня завтрашнего.

Основы оптимизации эксплуатации и управления автопарком

С тех пор, как появились первые версии системы DISPATCH®, основные цели оптимизации управления автопарком остались практически неизменными. Несмотря на развитие технологии и совершенствование аппаратного обеспечения и алгоритмов работы, цели остались прежними.

095 4

Как компания Modular заявляла в декабре 1987 года, руководители стремятся к тому, чтобы достичь «существенного роста производительности при неизменном парке самосвалов и экскаваторов, либо значительного снижения затрат машиночасов работы парка самосвалов и экскаваторов, требуемых для производства необходимого объема продукции». По-прежнему решается задача перевезти большее количество горной массы, направляя самосвалы по кратчайшему пути, при оптимизации назначений на работу погрузочного оборудования, самосвалов и дробилок, чем можно перевезти при обычном рабочем цикле «самосвалэкскаватор», прикрепленных к конкретному погрузочному оборудованию и месту разгрузки.

Базовый уровень технических возможностей

Основной базовой технической возможностью СУ ГТК является прикрепление самосвалов к конкретным погрузочным единицам. Для достижения максимальной производительности СУ ГТК требуется знать, причём в режиме реального времени, точное местоположение и вид работ для каждой единицы оборудования. Наличие такой информации с точностью до минуты становится основой для решений, принимаемых непрерывно в режиме реального времени, и для переназначений на выполнение работ в порядке оптимизации производственного процесса, что позволяет достичь наивысшей производительности. Например, отправка самосвалов с заранее известной скоростью к экскаватору, который работает в тяжелых условиях, может привести к длительным простоям самосвала. Перенаправление грузовиков «на лету» на погрузку к другим экскаваторам помогло бы избежать такой ситуации, которая чревата высокими затратами и долгими простоями.

Управление производительностью и состоянием оборудования – общая черта большинства СУ ГТК, так как эти действия обеспечивают алгоритм оптимизации требуемой информацией и данными для последующего анализа.

Средний уровень технических возможностей:

Оборудование

Общие для различных СУ ГТК технические возможности среднего уровня фокусируются на управлении парком оборудования и запасами добытых ископаемых. Этот процесс может принимать различные формы – от включения необходимости заправки топливом в алгоритм расчета оптимизации и до отслеживания степени износа и повреждений шин самосвалов. Другим простым, но тем не менее эффективным инструментом контроля во многих СУ ГТК является компьютеризация журнала машиниста по контрольной проверке техники перед началом работы. Вместо журнала на доске в кабине своей машины машинист может заполнить таблицу контрольных проверок в электронной форме на мобильном устройстве. Это позволяет системе хранить результаты пройденной (или не пройденной) проверки в постоянно обновляемой базе данных, на основе которой можно составлять отчеты.

Более совершенные СУ ГТК включают также модули взаимодействия с датчиками самосвала, отслеживающие дорожные условия и автоматически управляющие вспомогательным оборудованием при фиксации высыпания горной массы по пути следования. Такие улучшения способствуют быстрому росту объема производства и снижению долгосрочных затрат на техническое обслуживание, так как они помогают решить проблемы, которые, будучи нерешенными, оборачиваются потерянным временем и значительными затратами.

Средства обеспечения безопасности машинистов

Всё в большей мере средства обеспечения безопасности машинистов становятся ключевым элементом СУ ГТК. Например, в базе данных могут храниться записи о квалификации и профессиональном обучении машинистов, с автоматической проверкой данных в момент, когда машинист входит в систему под своим именем в начале смены. Если система обнаруживает, что машинист не имеет достаточной квалификации для работы на оборудовании, уведомление о не допуске к работе высылается диспетчеру, который, в свою очередь, принимает меры по исправлению последствий возникшей ситуации.

Диалоговое окно системы DISPATCH®

Диалоговое окно системы DISPATCH®

С учетом важности факторов безопасности в процессе перевозки грузов, в системе имеется множество инновационных возможностей, как, например, обеспечение машиниста обратной связью в реальном времени, для оптимизации его рабочего процесса и в целях использования им в работе передовых практических решений. При работе совместно с приложением, контролирующим скорость движения, это даже более эффективное средство. В этом случае отслеживается скорость транспортного средства и в кабине отображается сигнал обратной связи, что позволяет машинисту корректировать движение самостоятельно. Обратная связь может быть организована также с диспетчером или начальником смены, что дает им возможность корректировать поведение.

Другой, всё в большей мере общепринятой составной частью программ безопасности является отслеживание и контроль усталости машиниста. Имеется ряд технологий, помогающих горнодобывающим предприятиям снизить риск усталости оператора техники. Система FatigueAlert корпорации Modular использует шаблоны сонливости и суточные ритмы в дополнение к современным датчикам, которые распознают режим вождения, свойственный для усталого водителя, и рассчитывает коэффициент усталости.

Диспетчеры всё в большей мере принимают в расчет степень усталости операторов при планировании перерывов в работе. Как результат, у оператора появляется больше времени и возможностей на восстановление работоспособности до окончания смены.

Пульт в кабине машиниста

Пульт в кабине машиниста

И, наконец, средством безопасности, общим для многих передовых СУ ГТК, стала функция обнаружения близко идущих или стоящих машин. Используя множество синергетических технологий, система может оценить риски и факторы опасности, присутствующие в зоне производства работ. Операторы, проинформированные об опасных факторах, имеют больше шансов избежать столкновений или других происшествий, связанных с опасным сближением. Использование систем обнаружения близко идущих или стоящих машин стало общепринятой практикой для тех месторождений, где к вопросам безопасности имеется особый подход.

Отслеживание доли полезного ископаемого в руде, движение и шихтовка руды

Одним из наиболее часто встречаемых усовершенствований в используемых СУ ГТК является возможность улучшить качество добытой руды. На базовом уровне отслеживание доли полезного ископаемого в добываемой руде дает более точную производственную отчётность. Тем не менее, автоматизация процесса смешивания (шихтовки) руды для получения требуемого состава для обогащения – это то, что понастоящему существенно для планирования многих видов работ. При эффективном использовании шихтовка может повысить эффективность обогащения руды, качество конечной продукции и рентабельность.

Высший уровень технических возможностей:

Обеспечение гарантии работоспособности техники

Гарантии работоспособности – выражение, всё более популярное в техническом лексиконе в горнодобывающей промышленности. Понятие гарантий работоспособности означает, что техника, имеющаяся в парке предприятия, работоспособна и имеется в наличии, что отвечает требованиям производственного плана.

Это может звучать банально, но, если вы проведёте какоето время в карьере, то быстро обнаружите, что незапланированные происшествия с техникой случаются часто и почти всегда не вовремя. Когда простаивает особо значимая часть оборудования, как, например, экскаватор, либо когда происшествия с техникой случаются в неудобных местах – например, посередине наклонного подъездного пути – результаты могут оказаться катастрофическими с точки зрения производства и затрат.

Незапланированные происшествия с техникой случаются часто и почти всегда не вовремя

Такие методы организации реактивного технического обслуживания, как обслуживание по отказу или профилактическое обслуживание, используются почти исключительно в горном деле. Эти методы реактивного характера являются недостаточными для обеспечения требуемого количества исправной техники в наличии, либо для контроля затрат.

Так же, как и многое другое в современном горном деле, технология подняла процесс обслуживания оборудования на новый уровень. Прогнозирование становится неотъемлемой частью стратегии технического обслуживания. На сегодняшний день у инженеров по техническому обслуживанию и контролю надежности есть надежный комплекс программных продуктов, помогающий им производить техническое обслуживание в соответствии с производственной необходимостью. Эти средства включают дистанционный мониторинг данных от оборудования, уведомления о тревожных ситуациях, поступающие от оборудования или от операторов техники, а также анализ тенденций состояния по отдельно взятым единицам оборудования или по парку техники в целом.

Автопарк управляемый людьми и автоматическим управлением

С учетом больших заказов на поставку безоператорных самосвалов, объявленных в последнее время, наступает новая реальность. Ведущие горнодобывающие компании по всему миру планируют добычу полезных ископаемых в полностью автономном режиме, либо в комбинации безоператорных самосвалов и обычных управляемых людьми.

Зоны обнаружения близко идущих или стоящих машин

Работа автопарка в частично автономном, безоператорном режиме становится всё более общепринятой практикой, ставя новые задачи для планирования производства. Эти задачи включают формулирование и воплощение оптимальной организационной стратегии, а также политики и процедур её осуществления. Это чрезвычайно важно для эффективного и безопасного взаимодействия между транспортными средствами с людским и автоматическим управлением. Поставщики безоператорных самосвалов должны принимать в расчет, какие ситуации могут возникать при управлении автопарком, а также другие виды потенциальных происшествий и помех в работе, так как они работают на удовлетворение потребностей рынка.

Заключение

Современное управление горнотранспортным комплексом очень сильно эволюционировало с тех пор, как в 1980-е годы появились первые такие системы. В то же время основные функции, связанные с управлением техникой, стали стандартными для большинства горных разработок. Высокие технические возможности помогли ведущим горным предприятиям поддерживать работу с более низким уровнем затрат и более высокой производительностью.

Число поставщиков средств по управлению горнотранспортным комплексом, имеющих простой набор функций, значительно возросло, и конкуренция подстегнула ведущих компаний в этом сегменте к созданию более функционально насыщенных решений.

Функции безопасности стали в равной мере важными для обеспечения экономической выгоды, связанной, как правило, с управлением техникой. Кроме того, инженеры по техническому обслуживанию и руководители теперь имеют доступ к информации, требуемой для максимального удовлетворения производственных нужд за счет увеличения времени безотказной работы и гарантий работоспособности техники.

Появление парков безоператорных самосвалов и горнотранспортных комплексов, где эксплуатируются самосвалы как с людским, так и с автоматическим управлением всё ещё являются вызовом, комплексом задач, которые предстоит решать, но решить их будет невозможно без всеобъемлющего подхода, с интеграцией различных методик, технологий и квалифицированной рабочей силы.

За прошедшие 34 года методы управления автопарком прошли очевидную эволюцию и позволяют решать проблемы предприятий горной индустрии по всему миру. И, конечно же, будет интересно увидеть, какой будет следующая волна инноваций.

ООО "Модулар Майнинг Системс Евразия"

www.mmsi.com

www.modularmining.ru

 

Журнал "Горная Промышленность" №1 2013, стр.95