Применение модуля «Шихтование» в горнообогатительном производстве

К.В. Феофанов — руководитель проектов «КОНСОМ ГРУПП» (направление горнодобывающая и горно-обогатительная промышленность).
П.Л. Макашов — заместитель директора по ИТ компании «КОНСОМ ГРУПП».

Основной задачей разработки программного решения для предприятий горнодобывающей промышленности является формирование качества руды в транспортных потоках обогатительного производства для повышения степени извлечения полезного ископаемого, уменьшения расхода реагентов, что обеспечивает устойчивую стабильность элементного состава сырья. Решение данной задачи напрямую влияет на повышение рентабельности горно-обогатительного производства.

Одним из наиболее эффективных способов усреднения элементного состава добытого полезного ископаемого является наличие усреднительных складов, но мы предлагаем оптимизировать затраты и повысить рентабельность с помощью применения программных алгоритмов, реализованных в программном приложении модуля «Шихтование».

Модуль «Шихтование», разработанный специалистами «КОНСОМ ГРУПП», предназначен для оптимизации рудных потоков горнодобывающих предприятий Модуль позволяет решить следующие задачи:

• обеспечение обогатительной фабрики рудой, усредненной по компонентному составу при прямой подаче с карьера в календарном горизонте (5–10 дней); 
• снижение затрат на транспортировку; 
• выдача заданий на транспортировку руды в систему диспетчеризации горного транспорта. 

Архитектура модуля «Шихтование» для оптимизации подачи руды на фабрику представляет собой одностраничное приложение Single Page Application (SPA). Схема архитектуры представлена на рисунке 1. Клиентская часть разработана с использованием фреймворка Vue.js, для разметки и описания внешнего вида веб-страниц используются языки HTML/CSS, а в качестве языка программирования — JavaScript. Обмен между клиентской и серверной частью осуществляется в формате JSON. В серверной части вынесен в отдельный сервис процесс решения оптимизационных задач, обмен web API c сервисом расчета осуществляется в формате JSON. В качестве базы данных используется MySql.

Рис. 1. Структурная схема модуля «Шихтования»
Условные обозначения: 1 — Графическое отображение карты склада, контуров добычи, отчеты и т.д; 2 — Контроллеры CRUD; 3 — бизнес-логика, логика взаимодействия с клиентской частью; 4 — исходные данные: данные по карьерам, контурам добычи, самосвалам, экскаваторам; 5 — Цифровое пространство, в котором математическая модель с помощью решения систем линейных уравнений ищет оптимизированные маршруты с горы на фабрику.

Функциональная схема работы модуля «Шихтование» представлена на рисунках 2–4.

Рис. 2. Алгоритм работы модуля «Шихтование»

Алгоритм работы модуля «Шихтование»
Пояснения к схеме на рисунке 2:

• подготовить исходные данные — для расчета графика работ экскаваторов и транспортировки руды самосвалами необходимо подготовить исходные данные по доступности экскаваторов и самосвалов, направлению экскаваторов, целевой химии; 
• запустить расчет графика — запуск оптимизатора для поиска оптимизированных маршрутов с горы на фабрику или склад;
• отобразить результаты расчета —  отображение результатов расчета графика в случае найденных вариантов маршрутов, иначе пользователю отображается только текст ошибки; 
• передать данные в исполнительную систему/систему диспетчеризации  — интеграция с системами, и в которые передаются результаты расчета графика. 

Рис. 3. Алгоритм работы модуля «Шихтование». Подготовка исходных данных

Подготовка исходных данных
Пояснения к схеме на рисунке 3:

• пользователем вручную (или интеграция при наличии данных в смежных системах) задаются исходные данные для расчета графика работ экскаваторов и транспортировки руды самосвалами. 
• получить данные от систем по 3D-модели рудных тел — данные по геомоделям должны быть обязательно получены путем интеграции или импортом. 
• пользователем вручную в системе задаются направления движения экскаваторов при выборке с указанием добычи породы или вскрыши на картах, полученных из смежных систем. 

Рис. 4. Алгоритм работы модуля «Шихтование». Передача данных в исполнительную систему

Передача данных в исполнительную систему
Пояснения к схеме на рисунке 4.
При положительном результате расчета графика, информация в виде сменно-суточных заданий и отчетов передается в смежные системы. При любом исходе интеграции смежная система должна вернуть ответ по результатам получения данных.

Рис. 5. Формирование регламентов работ экскаваторов и самосвалов

Рис. 6. Разметка контуров блоков добычи

Рис. 7. Отображение размещения руды на буферных складах

Модуль «Шихтование» обладает следующим функционалом:

• загрузка геоданных по блокам добычи из ГИС системы; 
• загрузка данных о доступности руды на буферных складах; 
• формирование регламентов работ экскаваторов и самосвалов (рис. 5); 
• разметка контуров блоков добычи (рис. 6); 
• отображение размещения руды на буферных складах (рис. 7); 
• отображение информации по выработке контуров и доставке руды за определенный период (горизонт планирования); 
• работа с нормативно-справочной информацией (заполнение, редактирование справочников); 
• автоматизированное формирование плана добычи и транспортировки руды; 
• автоматизированная подготовка информации и просмотр отчетов по согласованной форме (рис. 8). 

Модуль «Шихтование» позволяет планировать рудопотоки, обеспечивая требуемые целевые показатели качества, с условием минимального пробега самосвалов. Это позволяет снизить расход ГСМ, износ шин, амортизацию самосвалов (рис. 9).

Рис. 8. Расчетные планы работ

Формирование рудопотока с заданными качественными характеристиками — это всегда синергия систем контроля и управления. Использование и внедрение системы требует разработки комплекса регламентов, что в совокупности позволит вести производственный процесс более эффективно, повышая коэффициент извлекаемости полезных ископаемых, сокращая операционные расходы на транспортировку и снижая потери полезных ископаемых в процессе обогащения.

Рис. 9. Информация по источнику погрузки (экскаватор или склад) в разрезе даты и партии

Важно отметить, что строительство усреднительных складов требует вложения значительных средств, а также занимает большую территорию. Таким образом, предприятие сможет получить прямую выгоду, внедрив систему, которая стоит в сотни раз меньше, а также повышает эффективность работы обогатительного предприятия.

Мы постоянно стремимся совершенствовать программное приложение и его алгоритмы, проводим эксперименты на разных промышленных площадках. Каждое предприятие, обратившись в «КОНСОМ ГРУПП», получит оптимальное современное решение по управлению производством, которое можно будет обновлять и адаптировать в соответствии с развитием технологий и бизнеса.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (53)/сентябрь 2021 г.