Цифровизация производственных процессов предприятий горнодобывающего сектора
Г.С. Федотов — руководитель департамента по работе с учебными заведениями и методическому обеспечению Micromine.Российская Федерация занимает лидирующие позиции в мире по объемам добычи твердых полезных ископаемых. На горнодобывающих предприятиях России добывают уголь, алмазы, золото, медь, никель, уран и многие другие полезные ископаемые. Однако, чтобы оставаться лидерами в горнодобывающем секторе, необходимо увеличивать ежегодные объемы добычи и качество выпускаемой продукции. Возможность достижения этих целей может обеспечить комплексное внедрение информационных технологий в производственные процессы предприятий.
Последние годы крупные горнодобывающие компании ведут активную деятельность по цифровизации своих производственных процессов, что, безусловно, соответствует тенденции к цифровизации экономики РФ и реалиям Индустрии 4.0. Конечной целью цифровизации предприятий по добыче твердых полезных ископаемых является внедрение безлюдных технологий на всех этапах производственного цикла: от разведки и добычи до получения конечной продукции, а также создание цифрового двойника рудника, с помощью которого можно будет контролировать работу предприятия и управлять ею в режиме реального времени. На сегодняшний день данная задача еще не достигнута ввиду отсутствия информационной системы, которая бы позволила комплексно решить ее, однако на рынке представлено множество программных решений, которые позволяют автоматизировать и упростить отдельные производственные процессы предприятия, а интеграция их между собой позволяет приблизиться к полной цифровизации рудника. Существует множество групп информационных систем, применяемых на горнодобывающих предприятиях, в зависимости от решаемых с помощью них задач, в числе которых выделяют системы диспетчеризации, горно-геологические информационные системы (ГГИС) и системы управления базами данных (СУБД). Именно внедрение вышеперечисленных систем позволяет цифровизовать большинство производственных процессов, а одним из лидеров по комплексному внедрению подобных программных решений является австралийская компания Micromine Pty Ltd, основанная в 1986 г. в городе Перт, Западная Австралия.
Рис. 1. Геологическая модель месторождения в ГГИС Micromine
Системы диспетчеризации позволяют в режиме реального времени контролировать все технологические процессы повседневной работы горнодобывающего предприятия при открытом и подземном способе разработки месторождения. Одной из таких систем является система Pitram компании Micromine. Диспетчерская программа с помощью данных, получаемых с соответствующих датчиков, отображает всю информацию о работе основного и вспомогательного оборудования, местоположении персонала и техники, совершаемых операциях, перемещении материалов. Из единого центра управления с использованием специализированного программного обеспечения осуществляется оперативная корректировка производственной программы для достижения необходимых показателей добычи, снижения операционных и материальных затрат, повышения уровня безопасности.
Системы управления базами данных — это системы для централизованного хранения и работы с базами первичной горно-геологической информации, данных опережающей и эксплуатационной разведки, а также любых других данных, полученных на этапе разведки и разработки месторождения. Примерами такой системы являются системы Geobank и Geobank Mobile. Данные программные решения позволяют осуществлять сбор, объединение, проверку и анализ данных, создавать наборы графических и табличных отчётов различного уровня сложности, в том числе соответствующих требованиям контролирующих государственных органов.
Горно-геологические информационные системы — это программное обеспечение, которое позволяет решать широкий спектр задач, начиная от обработки первичных геологоразведочных данных и создания геологической модели месторождения для оценки запасов, заканчивая проектированием и планированием открытых и подземных горных работ, обеспечивающее повышение эффективности работы горнодобывающего предприятия. Такой системой является флагманский программный продукт компании Micromine.
Как уже говорилось ранее, интеграция данных систем позволяет цифровизовать большинство процессов компании по добыче твердых полезных ископаемых, однако в данной статье хотелось бы более подробно остановиться на задачах, решаемых с помощью ГГИС, а также эффекте от их внедрения.
Основой для планирования и проектирования горных работ является геологическая модель месторождения. При ее создании используются геологоразведочные данные, полученные как на этапе разведки месторождения, так и на этапе эксплуатации месторождения. Конечным этапом создания геологической модели месторождения является получение блочной модели месторождения (рис. 1), которая позволяет оценить запасы месторождения, а также установить основные закономерности распределения качественных показателей полезного ископаемого в границах месторождения.
Рис. 2. Конечный контур карьера, трехмерные модели отвалов и блочная модель рудного тела в ГГИС Micromine
Применение данного подхода к моделированию геологического строения месторождения в значительной степени увеличивает точность оценки запасов месторождения за счет использования современных методов математического моделирования и статистического анализа геологических данных. В свою очередь это позволяет более точно оценить денежные потоки на стадии стратегического планирования отработки месторождения. На основании блочной модели проектируется положение горных работ на конец отработки месторождения в виде трехмерных моделей карьера или подземных горных выработок (рис. 2). При этом инструменты, представленные в ГГИС, позволяют получить «оптимальное» положение горных работ. Критерием оптимальности выступает максимизация таких экономических показателей, как валовая прибыль, чистый дисконтированный доход и т.д.
Помимо решения задач проектирования горных работ, современные пакеты программ позволяют также решать и задачи планирования. Планирование может осуществляться как на весь срок службы предприятия — стратегическое, так и на меньшие промежутки времени, например, на 5 лет — долгосрочное, или же на неделю и посуточно — оперативное. При определении порядка отработки месторождения учитываются как глобальные цели компании: целевые показатели экономической эффективности, объемы конечной продукции, необходимые для удовлетворения потребителей и т.д., так и технические и технологические факторы: количество единиц техники, график ее ремонта, доступность техники, технологические особенности производства горных работ. Учитывая большой набор этих факторов, программа позволяет получить оптимальный порядок производства горных работ, а также рассмотреть несколько сценариев их развития для выбора наиболее приемлемого (рис. 3).
Рис. 3. Пример годового планирования в ГГИС Micromine
Таким образом, можно выделить следующие основные результаты комплексного внедрения подобных программных решений:
- создание единого геоинформационного пространства, а также единой цифровой модели месторождения, которая постоянно актуализируется и пополняется по мере отработки месторождения;
- разработка стратегии отработки запасов на основании стратегических целей компании, технических и технологических ограничений;
- оперативный контроль за работой рудника с целью повышения качества и безопасности процесса добычи полезных ископаемых.
