CC BY
16
- © А.Ф. Клебанов, 2014
УДК 622.013:007
А.Ф. Клебанов
РАЗВИТИЕ ПРИНЦИПОВ ФОРМИРОВАНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ «КАРЬЕР»
Сделан обзор современных программных продуктов горных компьютерных технологий, предложена классификация - интегрированные информационные системы (ИИС), специализированные системы, управляющие системы, регистрирующие системы. Проведен анализ интегрированных информационных систем с 1 по 5 поколения. Сформулированы четыре принципа построения интегрированных информационных систем пятого поколения, которые базируются на идее формирования единой, центральной базы данных, образовании вокруг нее модульной архитектуры приложений с возможностью дальнейшее развития и доступностью ее пользователю; представлена общая схема ИСС, реализующая модульный принцип ее построения, состоящая из двух функциональных частей: центральной базы данных и приложений, основу которых составляют специализированные ГИС-технологии, управляющие и регистрирующие системы; дано описание работы ИСС на примере стандартного модуля-функции «Маркшейдерия» и его взаимодействия с модулем «Диспетчеризация мобильного оборудования», разработанного российской компанией «ВИСТ Групп» в виде программного продукта «Карьер».
Ключевые слова: интегрированные информационные системы, горные предприятия, программный продукт «Карьер», маркшейдерские съемки.
Контроль над минеральными ресурсами горного предприятия с помощью компьютерных технологий, обеспечивающих планирование горных работ в режиме реального времени, является необходимым условием эффективной работы производства в условиях жесткой конкуренции на рынках сбыта.
Современные программные продукты горных компьютерных технологий нацелены на достижение горным предприятиям как минимум следующих преимуществ:
• эффективной переработки геологической информации и безошибочный учет рудопотоков запасов минерального сырья;
• принятие стратегических решений на основе альтернативных вариантов развития горных работ и получение значимого экономического эффекта;
• организацию автоматизированной системы контроля и управления качеством руды, поступающей на обогатительные фабрики;
• автоматизированное изготовление всех видов графических материалов, сопровождающих горно-геологические расчеты.
В последние годы большинство задач, связанных с хранением, обработкой, моделированием, анализом и прогнозом пространственно привязанных данных решается с помощью специализированных систем, так называемых геоинформационных систем. Они позволяют строить цифровые трехмерные модели месторождения, горных выработок, рельефа местности и т.п.; планировать и осуществлять диспетчеризацию управления мобильными средствами в реальном масштабе времени с исполь-
зованием современных, в том числе и космических, средств связи; моделировать и анализировать территориальное развитие горно-геологических комплексов и др.
Программные продукты горных компьютерных технологий могут быть классифицированы следующим образом:
• Интегрированные информационные системы (ИИС) это горные системы общего пользования, которые позволяют реализовать весь спектр технологических операций, начиная от обработки первичной геологической информации и кончая выдачей готовых чертежей спроектированного или карьера, или шахты. Компании Gemcom, Maptek, Mintec, Surpac и Datamine лидируют в создании этих систем. Компания ВИСТГрупп (Россия) представляет в России и странах СНГ интересы Gemcom, работая в тесном сотрудничестве с европейским представительством Gemcom в Лондоне.
• Специализированные системы -позволяют реализовывать такие задачи как оптимизация карьеров, календарное планирование, буровзрывные
работы, вентиляция, геомеханика, экология и т.д.
• Управляющие системы - позволяют реализовывать управление горным транспортом, экскаваторами, буровыми станками и т.п. Компании MMS, Wenco, Tritronics и Aguila лидируют в создании этих систем. В России компания ВИСТ Групп создала управляющую систему «Карьер», адаптированную для условий страны и карьерных автосамосвалов белорусского завода БелАЗ и внедренную на ряде предприятий открытой добычи, расположенных в России и в странах СНГ;
• Регистрирующие системы - позволяют вести производственный учет в реальном масштабе времени и формировать разнообразные отчеты.
Естественно, что существование интегрированных систем было бы невозможно без наличия специализированных, управляющих и регистрирующих систем (рис. 1).
В иерархии систем управления всем горно-обогатительным комбинатом ИИС занимают «средний» (промежуточный) уровень между системой «верхнего» уровня (АСУ П) для управ-
Рис. 1. Иерархия систем управления горно-обогатительным комбинатом: АСУП -автоматизированная система управления производством, ИИС ГП - интегрированная информационная система горного предприятия, АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическими процессами
ления производством, сбытом, материально-техническим снабжением, финансами и кадрами, а также системой «нижнего» уровня (АСУ ТП), где принимаются решения по управлению технологическими процессами.
Поэтому разработка принципов построения интегрированной информационной системы горного предприятия по планированию и управлению горными работами в карьере будет способствовать интеграции всех технологических и управленческих операций, что позволит поднять уровень оперативности в принятии решений и повысить эффективность производства.
ИИС в горной промышленности известны уже более 30 лет и используются для моделирования и планирования горных работ больших и сложных месторождений полезных ископаемых. За это время они пережили четыре ступени своего развития и вступили в настоящий момент в период становления пятого поколения интегрированных информационных систем.
ИИС появились в горной промышленности 1960-х годов, и тогда их первое поколение обеспечило создание простых моделей месторождений для оценки тоннажа и содержания полезного ископаемого, что дало существенный скачок производительности.
Но уже в начале 1970-х годов появились ИИС второго поколения, которые обеспечили трехмерное цифровое блочное моделирование месторождения и геостатистический анализ ресурсов. В результате улучшилось качество и достоверность оценки ресурсов, а прирост производительность от использования ИИС второго поколения почти в два раза превысил прирост производительности от внедрения ИИС первого поколения.
На смену ему в начале 1980-х годов пришло третье поколение ИИС, появление которого характеризова-
лось внедрением в практику трехмерного геометрического моделирования и визуализации, долговременное влияние которого на все последующие информационные технологии не может быть переоценено. Эта технология добавила новое измерение в методологию конструирования и анализа моделей. И это поколение ИИС дало прирост производительности почти в три раза больший, чем дали ИИС первого поколения.
Четвертое поколение ИИС (собственно интегрированные информационные системы в полном понимании этого термина), появилось в начале 1990-х годов и связано с созданием программных продуктов на основе полной компьютеризации процессов горного проектирования, оптимизации и календарного планирования. Интерактивная графика, высокое качество визуализации поверхностей и моделей объектов, дружественные интерфейсы пользователя - вот характерные черты ИИС четвертого поколения. Оно закончило свою краткую историю уже к середине 1990-х годов и тем самым обозначило момент формирования ИИС пятого поколения, чье появление было вызвано замедлением темпов роста производительности горного предприятия на фоне улучшения отдельных его технологических процессов, но не всего производства в целом.
Появившиеся ИИС пятого поколения обеспечивают динамическое улучшение производительности горного предприятия за счет планирования и управления горными работами в карьерах в реальном масштабе времени с использованием космических и других навигационных систем. Уже в 2002 г. прирост производительности за счет их применения превысил соответствующий прирост от использования ИИС первого поколения в 4 раза, а к 2010 г. он, как показывают
прогнозы, превысит соответствующий показатель ИИС первого поколения почти в 6 раз.
Анализ и обобщение опыта использования ИИС предшествующих поколений показывает, что в основу построения структуры ИИС пятого поколения должны быть поставлены следующие принципы:
• Формирование единой, центральной базы данных (корпоративный репозитарий); главная задача ре-позитария - избежать дублирования данных и обеспечить доступ к информации маркшейдерской и других технических служб карьера для их эффективного взаимодействия в процессе принятия решений. Эффективное взаимодействие подразумевает, что службы получают и передают информацию в нужное время, без задержки. Однако эта идеальная ситуация, как правило, не реализуется, что в итоге выражается в виде потерянного времени, которое в свою очередь конвертируется в потерю производительности и далее в возрастание себестоимости руды. Прямой доступ к нужной информации, т.е. доступ без значительных затрат времени на поиск, извлечение и переформатирование нужных данных, предопределяет правильную, своевременную и адекватную реакцию руководителей горного предприятия на изменившуюся технологическую ситуацию в режиме реального времени.
При формировании центрального репозитария принимаются во внимание его компоненты, среди которых определяющими являются: 1) программные продукты, хранящие информацию разных типов,
2) интерфейсы пользователя и одновременного доступа к данным,
3) процесс их конвертации, 4) система безопасности, 5) инструменты базы данных для составления отчетов и т.п.
• Формирование модульной архитектуры приложений вокруг цен-
трального репозитария, что позволяет выбрать оптимальное сочетание модулей-функций, подходящих к любому горному предприятию.
Отсюда следует, что центральный репозитарий играет особую роль и представляет собой ядро ИИС, обеспечивающее базовые и системные функции, а все остальные модули являются прикладными, и каждый их них позволяет решать определенную функционально и логически группу задач. Так, в группу специализированных систем (рис. 1) входят разведка полезных ископаемых, гидрогеология и геотехника, маркшейдерская съемка, геология, подсчет запасов минерального сырья, планирование развития карьера и календарное планирование, трехмерное моделирование геологических объектов и поверхностей, проектирование открытых и подземных горных работ, буровые и взрывные работы, охрана окружающей среды; в группу управляющих систем входят управление базами данных, мониторинг производства и диспетчеризация мобильного горно-транспортного оборудования; и, наконец, в группу регистрирующих систем - организация учета и отчетности (рис. 2);
• Возможность развития модульной архитектуры за счет расширения набора стандартных модулей программного обеспечения ИИС.
Этот принцип позволяет, во-первых, помимо стандартных формировать специальные наборы модулей, отвечающих специфике требований конкретного рабочего места специалиста, а, во-вторых, использовать в качестве модулей другие дополняющие ИИС программные продукты;
• Доступность пользователю вне зависимости от общей технологии работы с данными предполагает, во-первых, доступность программного обеспечения ИИС как в однопользо-
Центральная база данных (корпоративный репозитарии)
----- Спедиапизкроватасые ГИ С-технологии
-----резведка полезных ископаемых
-—- гидрогеология и геотехника
мар 1шш йде р ил
геологии[
подсчет запасов
планирование карьера
моделированне геологических объектов
проектирование парных работ
Ьуроввю и взрывные работы
охрана окружающей ср<?пы
Управляющие сим&мы
управление базой данных
мониторинг производства
диспетчеризация мобильного оборудования
Регистрирующая система
учет и отчетность
Рис. 2. Модульный принцип построения ИИС ГП
вательской, так и сетевой редакции, а, во-вторых, полную защищенность базы данных от несанкционированного доступа.
Однопользовательская редакция ИСС обеспечивает относительно изолированное использование программного обеспечения на различных рабочих местах, а сетевая - нескольких
пользователей, компьютеры которых связаны локальной сетью и работают с одной центральной базой данных в режиме клиент-сервер.
Реализацию всех четырех рассмотренных принципов построения ИИС рассмотрим на примере стандартного модуля-функции «Маркшейдерия» и его взаимодействия с модулем «Дис-
Рис. 3. Схема взаимодействия модулей «Маркшейдерия» и «Диспетчеризация мобильного оборудования» внутри ИИС
петчеризация мобильного оборудования», разработанного российской компанией «ВИСТ Групп» в виде программного продукта «Карьер» (рис. 3).
Модуль «Маркшейдерия» предназначен для обработки данных маркшейдерской съемки, выноса проектных точек и контуров на натуру, а также пополнение и обновление цифровой модели горных работ. Этот модуль обеспечивает оперативное выполнение всех задач, связанных с обработкой результатов маркшейдерской съемки и цифровым моделированием состояния горных работ.
Данные маркшейдерской съемки могут загружаться напрямую с электронных теодолитов, полевых накопителей данных, автоматизированных измерительных станций через устройства GPS или традиционным методом, которые обрабатываются и редактируются в подпрограмме «обработка
данных теодолитного хода». Планы и проектные чертежи добычных работ преобразуются в подпрограмме «формирование выемочных блоков» в планы, которые маркшейдеры могут затем применять при съемке в карьере. С помощью подпрограммы «формирование автодорог» прокладываются маршруты движения автосамосвалов и других мобильных транспортных средств. Функции маркшейдера по работе с модулем «Диспетчеризация» сводятся к подготовке картографических данных и записи их в стандартном формате для использования диспетчером, а также наблюдению за перемещением автотранспорта в реальном масштабе времени и контролю ведения горных работ за счет учета перевезенного груза.
Таким образом, в результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1) сформулированы четыре принципа построения интегрированных информационных систем пятого поколения, которые базируются на идее формирования единой, центральной базы данных, образовании вокруг нее модульной архитектуры приложений с возможностью дальнейшее развития и доступностью ее пользователю;
2) представлена общая схема ИСС, реализующая модульный принцип ее построения, состоящая из двух функ-
циональных частей: центральной базы данных и приложений, основу которых составляют специализированные ГИС-технологии, управляющие и регистрирующие системы;
3) дано описание работы ИСС на примере стандартного модуля-функции «Маркшейдерия» и его взаимодействия с модулем «Диспетчеризация мобильного оборудования», разработанного российской компанией «ВИСТ Групп» в виде программного продукта «Карьер».
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_
Клебанов Алексей Феликсович - кандидат технических наук, e-mail: [email protected], ВИСТ Групп.
UDC 622.013:007
DEVELOPMENT OF PRINCIPLES OF INTEGRATED INFORMATION SYSTEM AND ITS INTERACTION WITH THE «KARIER» DISPATCH CONTROL SYSTEM
Klebanov A.F., Candidate of Technical Sciences, e-mail: [email protected], VIST Group.
The modern program products of the computer technologies in mining are reviewed, and their classification is offered - integrated information systems (IIS), task-oriented systems, control systems, recording systems. The integrated information systems in the range from the first to the fifth generation are discussed.
Four principles of the fifth-generation integrated information system are formulated based on the concept of the central united data base with modular architecture of applications, further development potential and accessibility; the framework of ISS is presented based on module construction principle, including two functional parts: central data base and applications based on task-oriented GIS-technologies, control and recording systems; the ISS operation is described in terms of the standard «Surveying» module-function and its interaction with «Mobile Equipment Dispatching Control» module designed by VIST Group, Russia, in the form of the «Karier» dispatch control program product.
Key words: integrated information systems, mines, KARIER program product, mine surveying.
_Д
