Результаты промышленного внедрения автоматизированной системы диспетчеризации на Восточном руднике ОАО «Апатит»

К.В. Никитин, Директор Кировского филиала ЗАО «ФосАгро АГ» Генеральный директор ОАО «Апатит»

А.Ю. Звонарь, технический директор главный инженер ОАО «Апатит»

Д.Е. Козлов, зам. начальника техотдела по новой технике начальник бюро горной технологии ОАО «Апатит»

С.В. Маркитан, зам. начальника Центрального рудника ОАО «Апатит» по внедрению АСД

На Восточном руднике ОАО «Апатит» (г. Кировск, Мурманской области) в 2011 году была внедрена, прошла апробацию, а затем принята в промышленную эксплуатацию Автоматизированная система диспетчеризации (АСД) работы карьерного технологического автотранспорта, созданная специалистами ЗАО «Союзтехноком» (Москва).

№4 (104) 2012

6апреля 2012 года с работой АСДна Восточном руднике ознакомился Президент Российской Федерации – Дмитрий Анаольевич Медведев.

В программе визита Д.А. Медведева была запланирована встреча и беседа с коллективом работников Восточного рудника. Именно на этом объекте реализован инвестиционный проект по внедрению системы диспетчеризации горного автотранспорта. Эта система позволяет полностью контролировать работу и загрузку карьерных машин. Диспетчер, благодаря установленным на машинах устройства GPS и бортовым вычислителям, может следить за тем, как работает транспорт и получать полную информацию об условиях эксплуатации каждого автосамосвала. Инвестиционный проект повышает производительность транспорта, помогает снижать его простои, а также контролировать расход топлива. Общеизвестно, что Д.А. Медведев – принципиальный и последовательный сторонник широкого внедрения инноваций, основанных на использовании компьютерных технологий. Поэтому в поездке по Кольскому полуострову, среди многих прочих объектов он решил ознакомиться с работой именно АСД на Восточном руднике.

020 2

Дмитрий Анатольевич проехал за рулем автосамосвала БелАЗ- 75131, оснащенном УКТС (Устройство управления и контроля транспортных средств) и СБПП (Система безопасности для предфвупреждения приближения к краю отвала и предупреждения столкновения с впереди двигающимся транспортными средствами), в состав которой входят комплект видеокамер, монитор и сонар.

История проекта диспетчеризации основного технологического оборудования открытых рудников

ОАО «Апатит» началась в 2006 году после проведения анализа эффективности использования автотранспорта на Восточном руднике ОАО «Апатит», проведенного специалистами ОАО «Апатит» и научно-исследовательского института по удобрениям и инсектофунгицидам им. проф. Я.В. Самойлова. По результатам проведенного анализа, основными причинами, влияющими на показатели перевозки горной массы, признаны возраст автосамосвала, общее время в наряде и эффективность использования времени в наряде.

Пример анализа данных записки, касающихся использования фонда рабочего времени, иллюстрируют рис.1 и 2.

Для анализа приняты фактические показатели Восточного рудника, включающие объём перевозки горной массы и количество рейсов, нормативные показатели – скорость движения (20 км/ч), время погрузки (5 мин.), время разгрузки (1 мин.), время маневрирования (2 мин.).

Эти показатели и параметры связаны формулой:

020 f

В условиях Восточного рудника время работы автосамосвалов в цикле перевозки горной массы составляет 77% от общего времени в наряде, при колебаниях этого показателя в пределах от 48% до 94% (см. рис. 1). По другому варианту расчета, когда грузоподъемность автосамосвала была принята равной паспортной, количество рейсов сокращается на 13%, а время работы автосамосвалов в цикле перевозки горной массы снижается с 77% (от общего времени в наряде) до 67%. Были сделаны выводы – эффективность использования времени в наряде автосамосвалами БЕЛАЗ составляет порядка 67–77%, и имеются существенные резервы её роста.

020 3

Рис. 1 Использование времени в наряде автосамосвалами Восточного рудника (расчет по количеству рейсов)

Результаты вышеприведенного анализа подтвердились статистическими данными о работе автосамосвалов Cat-785C на Восточном руднике. Анализ отчетов системы VIMS за 2005 год о работе парка автосамосвалов Caterpillar и о работе единичной машины Cat-785C (№60), в числе прочего, показывает, что имеются значительные резервы увеличения рабочего времени, которые кроются в сверхнормативных простоях порожнего автосамосвала, составляющих 20,8% от общего времени в работе. Это означает, что из 18,4 часа нахождения в карьере, автосамосвал непосредственно на перевозке руды занят только 14,6 часа (см. рис. 2).

Рис. 2 Использование времени в наряде автосамо  свалами CAT 785С на Восточном руднике в 2005 г. (по данным системы VIMS)

Рис. 2 Использование времени в наряде автосамосвалами CAT 785С на Восточном руднике в 2005 г. (по данным системы VIMS)

Таким образом, непроизводительное использование автосамосвалами времени в наряде из-за внутрикарьерных их простоев (в основном в ожидании погрузки) составляли, по разным оценкам, как минимум 21–23%, что влечет за собой потерю производительности машин примерно на 25%.

По результатам данного расчета было подготовлено ТЭО инвестиционного проекта на тему «Организация и внедрение автоматизированной системы диспетчеризации на Восточном руднике ОАО «Апатит». ТЭО было одобрено и принято правлением ЗАО «ФосАгро АГ» к реализации со сроками начала финансирования – сентябрь 2009 г., окончания внедрения системы – март 2011 г.

На основании вышеприведенного анализа результатов работы погрузо-доставочного комплекса Восточного рудника были приняты осторожные целевые показатели:

- увеличение производительности горно-транспортного комплекса на 5% за счет снижения всех видов простоев, достигаемое благодаря оперативному управлению и контролю за работой оборудования на основе своевременного получения информации о технологических параметрах его работы;

- снижение расхода горюче-смазочных материалов, приходящихся на каждую тонну перевезенной горной массы, также на 5%, за счет уменьшения внутрисменных простоев, рационального планирования на основе объективной информации о расходе топлива по каждому самосвалу, а также за счет предотвращения возможности несанкционированного слива топлива и неполной заправки автосамосвалов из топливозаправщика;

- снятие проблемы, связанной с «приписками рейсов» и, как следствие, несправедливой оплаты труда, за счет получения достоверной информации о работе автосамосвалов; в т.ч. о количестве выполненных рейсов, расстоянии транспортирования, истории движения и данных о скоростном режиме движения каждого самосвала.

При выборе подрядчика для реализации проекта Заказчик рассмотрел несколько компаний, представленных на тот момент на российском рынке: ООО «ВИСТ Групп», Modular Mining Systems и ЗАО «Союзтехноком». Изучив результаты внедрения АДС на российских предприятиях, использующих технику, аналогичную применяемой на ОАО «Апатит», а также ценовые показатели, Заказчик проекта АСД отдал предпочтение системе компании ЗАО «Союзтехноком».

Структура АСД, предложенная ЗАО «Союзтехноком»

Ключевую позицию в организации системы, представленной ЗАО «Союзтехноком», занимает «бортовой вычислитель» (работомер), совмещающий функции контроля, диагностики, автономного сбора, обработки и хранения технологической информации с регистрацией маршрутов следования (рис. 3). Основные контролируемые параметры: скорость; координаты (географические); крен/тангаж; уровень топлива; обороты двигателя; давление масла; напряжение борт. сети; температура охлаждающей жидкости; наработка (моточасы); пробег.

Рис. 3 Бортовой вычислитель (работомер) — информационно  коммуникационный центр транспортного средства

Рис. 3 Бортовой вычислитель (работомер) — информационно-коммуникационный центр транспортного средства

Бортовой вычислитель обеспечивает регистрацию параметра работы автосамосвала водителем, непрерывность сбора, обобщения показаний датчиков и хранение технологической информации.

Во время работы автосамосвалов бортовой комплекс представляет собой «чёрный ящик», который автоматически записывает в оперативную память все события технологического процесса, происходящие «на борту», а также осуществляет контроль над состоянием важнейших узлов и агрегатов транспортного средства (температуры охлаждающей жидкости двигателя, режима его работы, наработки машины, расхода топлива, массы перевезенного груза и многого другого).

Машина оснащается комплектом датчиковой аппаратуры, необходимой для получения данных о состоянии узлов и агрегатов транспортного средства и параметров технологического процесса, в котором она задействована. Примерное размещение датчиков и вычислителя на борту самосвала БЕЛАЗ приведено на рис. 4.

Рис. 4 Расположение бортового оборудования на борту самосвала

Рис. 4 Расположение бортового оборудования на борту самосвала

Оснащение транспортных средств бортовыми вычислителями создает стартовые условия для широкого использования современных информационных технологий оперативного учета, контроля и управления процессом перевозок горной массы на открытых разработках полезных ископаемых. Бортовой вычислитель автоматически обеспечивает приемсдачу рабочих смен и формирование сменных отчетов об использовании транспортного средства в принятой на предприятии системе учета производственных показателей. В течение рабочей смены бортовой вычислитель автосамосвала в хронологическом порядке регистрирует технологические операции погрузки, разгрузки, заправки ГСМ с указанием пространственных координат и их продолжительности, а также возникающие на борту неисправности, внутрисменные простои, их причины и точные координаты стоянки (рис. 5).

Рис. 5 Расположение базовых станций и схема связи в карьерах и на промышленной площадке Восточного рудника

Рис. 5 Расположение базовых станций и схема связи в карьерах и на промышленной площадке Восточного рудника

Задачи и возможности АСД

Проект предусматривает сбор информации от основного технологического оборудования в реальном времени, передачи ее в диспетчерскую, а также ИТР, задействованным в процессе добычи горной массы, для принятия оперативных решений и анализа работы оборудования.

АСД обеспечивает оперативный контроль и управление транспортным парком предприятия, on-line мониторинг процессов перевозки груза. Система позволяет упорядочить работу персонала, снизить потери, связанные с вынужденными простоями техники, оптимизировать проведение плановых ремонтов и технического обслуживания. Персонал имеет возможность оперативного управления технологическим транспортом с помощью голосового канала связи. Информация подается как в интерфейсе программы, разработанной ЗАО «Союзтехноком» (картографические и табличные данные), так и в виде стандартных отчетов, разработанных специалистами фирмы, так и в виде отчетов рудника.

На основании данных об объемах перевозок, маршрутах движения и времени работы также предусматривается начисление заработной платы персоналу.

При внедрении АДС на Восточном руднике пришлось разрешить ряд проблем:

- Устранить влияние человеческого фактора – персонал, на рабочие места которому устанавливалось бортовое оборудование, расценивал его как инструмент для слежения за ним в течение смены, и прилагал все усилия, чтобы вывести его из строя. Проблема была разрешена выпуском приказа, в котором данное бортовое оборудование входит в комплектацию техники.

- Большое различие весовых показателей грузов, перевезенных технологическим автотранспортом, полученных от АСД и по данным оперативного учета, скорректированного маркшейдерским замером. Задача была разрешена специалистами ЗАО «Союзтехноком» путем перерасчета алгоритма взвешивания – была достигнута разница в показаниях менее 5%, что позволило более точно учитывать массу перевезенного груза.

В стадии опытно-промышленной эксплуатации АДС, когда проверялась ее работоспособность, персоналом Восточного рудника высказывались пожелания по дублированию показателей работы технологического оборудования визуальным их отображением. Специалистами ЗАО «Союзтехноком» были учтены и реализованы и эти пожелания.

Для организации производственных процессов с действующей АСД на Восточном руднике была разработана и утверждена соответствующая инструкция. Результаты работы системы за первые 12 месяцев, с июля 2011 г. по июнь 2012 г., показаны на рис. 6–8.

Рис. 6 Сравнительные показатели работы транспорта, полученные по данным АСД и маркшейдерских замеров

Рис. 6 Сравнительные показатели работы транспорта, полученные по данным АСД и маркшейдерских замеров

Рис. 6 Сравнительные показатели работы транспорта, полученные по данным АСД и маркшейдерских замеров

 

Рис. 7 Динамика качественных показателей работы транспорта

Из рис. 6 видно, видно, что в процессе эскплуатации АСД объемы перевозок горной массы и грузооборот по данным маркшейдерских замеров и по данным АСД стали сходиться. При этом снижались именно объемы по официальной отчетности, приближаясь к данным АСД, т.е. учет количества перевезенных грузов стал более достоверным и объективным – что хорошо видно из графиков «Динамика результатов маркшейдерских съёмок и разницы данных по АСД и Маркшейдерских замеров». Качественные удельные показатели работы парка автосамосвалов (рис. 7) – плечо перевозки, число рейсов, пробег, наработка двигателя, время работы в сутки – также значительно улучшились и пришли в соответствие. Количественные удельные показатели также имеют положительную динамику (рис. 8):

- выросла масса перевозимого за рейс груза – от 101 до 120 т (в максимуме);

- возросла месячная производительность автосамосвалов на ~25%: от исходной, 300,9 тыс. т·км (в июле 2011 г.) до 377,7 тыс. т·км (в июне 2012 г.);

- снизился на 12,6% расход топлива – от 109,7 г/т·км (в июле 2011 г.) до 95,8 г/т·км (в июне 2012г.).

020 8

 

Рис. 8 Главные достигнутые показатели эксплуатации карьерного автотранспорта, оснащённого системой АСД

Резкий рост производительности автосамосвалов в отдельности и рудника в целом с марта 2012 г. объясняется переходом с этого месяца на начисление заработной платы водителям по показаниям системы диспетчеризации – сказался «человеческий фактор».

Как свидетельствуют результаты, отображённые графиками рис. 6–8, уже за первые 12 месяцев эксплуатации АСД достигнуты и превзойдены заложенные в ТЭО целевые показатели – повышение производительности на 5% и снижение расхода топлива на 5%. Наряду со снизившейся почти на 10% субъективной составляющей учета рейсов с 12,5% (45125 рейсов против 40113 рейсов в АСД в июле 2011 г.) до 3,3% (38289 рейсов против 37067 рейсов в июне 2012 г. в АСД), говорит об успешной реализации первого этапа внедрения системы, достаточного для ее окупаемости в установленные проектом сроки и даже ранее. Далее предстоит выполнить работу по анализу результатов эксплуатации парка с целью изменения подходов к организации работы автотранспорта – планировать потребности в автосамосвалах, исходя из реальной текущей ситуации, более активно осуществлять перестановку автосамосвалов между экскаваторами для снижения внутрисменных простоев и другие меры.

Практика 12-месячной эксплуатации АСД показала, что реализация проекта не приводит к ухудшению ни экологической ситуации, ни технической безопасности на предприятии. Более того, повышение производительности транспортной техники и снижение потребления топлива приводят (в расчете на каждую тонну добытой горной массы (рис. 8):

- к снижению объёма выбросов в атмосферу выхлопных газов; - к снижению расхода шин и ГСМ, отходы которых, как минимум, подлежат обязательному складированию.

Очевидно, реализация проекта способствует улучшению социальной обстановки на предприятии, т.к. приводит к справедливому начислению заработной платы за фактически выполненную работу благодаря точному ее учету. Кроме того, взаимодействие рабочих между собой и с ИТР переходит на современный высокий технический уровень с использованием компьютерных технологий.

Оценка экономического результата применения АСД

На основании изложенного, проект можно признать высокоэффективным, с хорошими экономическими показателями и не подверженным рискам, что подтверждено практическими результатами его реализации.

Кроме того, он имеет привлекательные социально-экономические и экологические показатели, которые наряду с повышением производительности техники, можно и нужно использовать для создания благоприятного имиджа Компании на региональном и общероссийском уровне.

ЗАО «Союзтехноком» sotekom.ru

Журнал "Горная Промышленность" №4 2012, стр.20