Автоматизированные системы управления горно-транспортным оборудованием

Особенности и перспективы применения на предприятиях ОАО «Сибирская угольная энергетическая компания» (СУЭК)

К.Н. Трубецкой, академик РАН

В.В. Рашевский, к.э.н., Генеральный директор ОАО «СУЭК» Д.Я. Владимиров, Генеральный директор ООО «ВИСТ Групп»

А.Ф. Клебанов, к.т.н., директор по горным технологиям ООО «ВИСТ Групп»
ОАО «Сибирская угольная энергетическая компания» (СУЭК) - крупнейшее в России угольное объединение и единственная отечественная компания, входящая в десятку лидеров мирового угольного рынка по объемам добычи угля. Компания обеспечивает около 30% поставок энергетического угля на внутреннем рынке и примерно 20% российского угольного экспорта. Филиалы и дочерние предприятия СУЭК расположены в Красноярском, Приморском и Хабаровском краях, Иркутской, Читинской и Кемеровской областях, в Бурятии и Хакасии. Более половины предприятий компании добывают уголь открытым способом. При этом на долю открытого способа приходится примерно 60% добычи. Такой удельный вес открытого способа добычи угля будет сохраняться и в будущем. Между тем с увеличением глубины угольных разрезов и усложнением горно-геологических условий добычи затраты на эксплуатацию карьерного транспорта могут превышать 50% от себестоимости добычи. Поэтому повышение эффективности карьерного автотранспорта имеет существенное значение для компании.

В 2006 году специалисты компании провели анализ эффективности использования карьерных автосамосвалов, работающих на предприятиях СУЭК. Оценивались различные показатели работы этой техники и в результате был выявлен ряд проблемных моментов. Оказалось, что на различных предприятиях расход топлива по одним и тем же моделям самосвалов может различаться на 70% при сопоставимых горно-геологических условиях. Также было установлено, что грузоподъемность самосвалов по породе на некоторых предприятиях используется только на две трети, причем самой распространенной проблемой является невозможность оценки недогруза или перегруза. И в целом исследование показало, что коэффициент использования карьерных самосвалов в среднем по компании составляет всего 50%.

Таким образом, проведенный анализ показал, что основными проблемами использования самосвалов в компании является «нецелевое» использование топлива (расходы компании на приобретение дизельного топлива составляют около 40% от всех затрат на материально-технические ресурсы), низкий коэффициент использования грузоподъемности, простои техники. Отсутствие весового контроля непосредственно при погрузке и средств оперативной оценки скорости самосвала, состояния автодороги ведет к преждевременному износу узлов и агрегатов карьерных самосвалов.

Совокупность перечисленных факторов, значительно снижающих эффективность использования дорогостоящей карьерной техники, убедительно доказывает необходимость скорейшего внедрения на предприятиях компании автоматизированной системы оперативного контроля и управления горно-транспортным оборудованием.

Компания СУЭК провела конкурс среди компаний-разработчиков специализированных информационных систем диспетчерского управления для горных предприятий. В конкурсе приняли участие как зарубежные производители -Modular Mining Systems (США) и Wenco International Mining System (Канада), так и отечественные - ЗАО «Союзтехноком» и ООО «ВИСТ Групп». Удовлетворяющей всем предъявляемым критериям (а их было 19) была признана система управления горно-транспортными комплексами «КАРЬЕР» (разработчик - ООО «ВИСТ Групп»).

Областью применения системы «КАРЬЕР» является диспетчеризация горно-транспортного оборудования: автосамосвалов, экскаваторов, бульдозеров, топливозаправщиков и другой техники, занятой на выемочно-погрузочных работах и в процессах транспортирования горной массы.

Целью внедрения Системы является повышение производительности горно-транспортного комплекса за счет оперативного контроля и оптимизации производственных процессов. Система оперативного диспетчерского управления горно-транспортным оборудованием «КАРЬЕР» внедряется в первую очередь в Иркутском филиале СУЭК на одном из крупнейших разрезов компании -«Тугнуйском» и в Кемеровской области на разрезе «Заречный».

На Тугнуйском разрезе бортовое оборудование установлено на автосамосвалы БелАЗ грузоподъемностью от 30 до 130 т (30 автосамосвалов), топливозаправщики МАЗ и КамАЗ, экскаваторы ЭКГ и ЭШ, бульдозеры, вспомогательный технологический автотранспорт (техпомощь, тягач, поливочная и др.), буровые станки.

Программно-аппаратный комплекс системы «КАРЬЕР» состоит из бортового оборудования, устанавливаемого на мобильных объектах, и диспетчерского центра, включающего радиооборудование, серверы и программное обеспечение. Данные телеметрии с мобильных объектов (информация о загрузке, уровне топлива, координатах, скорости и т.д.) поступают в диспетчерский центр для обработки и хранения. Из диспетчерского центра на мобильные объекты передаются текстовые сообщения от диспетчера, которые появляются на индикаторной панели в кабине водителя. Структурная схема Системы представлена на рис. 1.

Функциональность программного обеспечения системы «КАРЬЕР» включает набор базовых и вспомогательных модулей, состав которых определяется конкретными задачами предприятия.

На Тугнуйском разрезе установлены базовый функциональный модуль, модуль контроля работы бульдозера, модуль контроля работы топливозаправщика, модуль технической готовности самосвалов, модуль аналитики, модуль учета работы шин, модуль учета наработки основных агрегатов самосвалов, модуль автоматической диспетчеризации.

Таким образом, пользователи Системы получают в свое распоряжение набор средств управления работой горнотранспортного комплекса, которые предназначены для повышения производительности комплекса и обеспечения плановых качественных характеристик добычи: механизм всплывающих сообщений о нарушениях работы, механизм контроля плановой и фактической производительности (рис. 2), механизм графического представления графика движения самосвалов, картографическое представление информации (рис. 3).


Существенно повышает эффективность работы Системы использование модуля оптимизации движения самосвалов, который может применяться как для первоначального распределения машин в начале смены, так и для автоматического их перераспределения в течение смены в зависимости от текущей ситуации в карьере. Модуль выполняет новый расчет оптимального маршрута движения самосвала каждый раз при наступлении ключевого события (например, разгрузка самосвала), используя ряд критериев. Выбор критериев зависит от задач, которые стоят перед предприятием. Так, например, в качестве возможных критериев могут быть выбраны достижение максимальной производительности, поддержание заданного качества угля на пункте разгрузки и т.д.

Система позволяет также осуществлять удаленную диагностику основных узлов и агрегатов автосамосвалов, экскаваторов и других мобильных объектов, например диагностику двигателя автосамосвала, контроль давления в шинах, контроль состояния электрооборудования экскаватора, управление тяговым электроприводом и др.

Рабочие места (РМ) пользователей могут произвольно формироваться администратором Системы. На Тугнуйском разрезе планируется выделение РМ автодиспетчера (выдача наряда на смену для самосвалов, управление в течение смены, учет работы автотранспорта), РМ горного диспетчера (контроль работы экскаваторов), РМ оператора по выпуску водителей на линию, РМ оператора по учету ГСМ, РМ механика автобазы и др.

Система предоставляет руководству и техническим службам разрезов большие возможности по анализу данных о работе оборудования в карьере. Важной особенностью Системы является ее открытость для модификации имеющихся экранных форм и отчетов и создания новых. Для хранения данных используется база данных Oracle.

Систему планируется внедрить в эксплуатацию за 9 месяцев. Экономический эффект будет получен за счет сокращения затрат на приобретение нового и замену старого оборудования, уменьшения эксплуатационных годовых расходов и получения дополнительной прибыли от увеличения объема добычи. Расчетный срок окупаемости Системы составляет 11 месяцев с момента запуска Системы.

В рамках внедрения системы управления горно-транспортным комплексом «КАРЬЕР» на разрезе «Заречный» оборудованы более 20 самосвалов БелАЗ грузоподъемностью 45 и 55 т, бульдозеры, экскаваторы ЭКГ и ЭШ. Структура Системы и набор функциональных модулей для решения задач управления аналогичны описанным выше для Тугнуй-ского разреза.

В 2008 г. систему «КАРЬЕР» предполагается внедрить на всех угольных разрезах компании.

Естественным образом возникает вопрос об интеграции системы «КАРЬЕР» с уже функционирующими в компании информационными системами. На рис. 4 представлен один из возможных вариантов построения интегрированной системы компании на базе информационных систем различного уровня (включая и систему «КАРЬЕР»).

Представленная схема предполагает построение интегрированной системы на базе разнородных подсистем или модулей, осуществляющих тем не менее взаимосвязанную обработку информации. Системы должны условно (не обязательно территориально) состоять из двух уровней: уровня сбора информации и уровня контроля и анализа информации. При этом подсистемы или отдельные модули системы должны отвечать согласованным требованиям по интеграции в единую систему.

Уровень сбора информации представлен различными системами и модулями, относящимися к уровню MES (АСУП), к которым относятся такие системы, как система автоматизированного управления «КАРЬЕР», системы учета качества и количества угля на угольных складах разрезов и шахт, а также угля, поступающего на обогатительную фабрику, выходящего с фабрики в вагоны или на склад, отгружаемого потребителю, находящегося на пути к потребителю. Каждая из внедряемых систем должна предоставлять Web-сервисы с доступом к базам данных.

На уровне контроля и анализа информации в каждом филиале устанавливается сервер, на котором реализуется хранилище данных. Для каждого филиала разрабатывается структура данных на сервере и регламент сбора информации. Для визуализации данных, сохраненных на сервере, используется как готовое программное обеспечение (ПО для анализа данных Business Objects, Cognas и т.п.), так и специально разработанное (может основываться на решениях SAP: SAP BI/BW и SAP xMII).

Система анализа работы предприятий и филиалов, построенная на базе SAP BI/BW, позволяет получать различные отчеты по работе предприятий, филиалов и холдинга в целом. Применение данной системы позволяет проводить интеллектуальный анализ данных, контролировать ключевые показатели эффективности (KPI) и т.д.

Использование системы оперативного контроля показателей производственного процесса (на базе SAP xMII) позволяет осуществлять интеграцию различных систем MES-уровня, оперативное отображение производственных показателей, а также оперативный контроль предприятий со стороны холдинга.

Кроме того, средствами SAP ERP могут быть реализованы такие функции, как, например, контроль производственных и экономических показателей работы, планирование поставок угля, учет готовой продукции на всех этапах перемещения от склада до покупателя и др.

Таким образом, внедрение автоматизированной системы управления горно-транспортными комплексами «КАРЬЕР» на разрезах ОАО «СУЭК» и последующая ее интеграция с другими функционирующими на предприятии информационными системами с целью создания единой информационной системы позволят существенно повысить эффективность управления производством на предприятиях Компании.

Журнал "Горная Промышленность" №6 2007, стр.12