CC BY
4
УДК 622
doi: 10.52135/2410-4124_2022_1_76
РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ВНЕДРЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
THE DEVELOPMENT OF PRODUCTION AND TECHNOLOGICAL POTENTIAL OF COAL INDUSTRY ENTERPRISES ON THE BASIS OF INTRODUCTION OF DIGITAL TECHNOLOGIES
4
АННА ЕВГЕНЬЕВНА ЦИВИЛЕВА
председатель совета директоров компании "Колмар Груп", соискатель ВНИИ "Центр", Москва, Россия, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-3205-2046_
Anna E. Tsivileva — the Chairman of Directors Board of Holding "Kolmar Group", the applicant of VNII "Center" Moscow, Russia, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-3205-2046
ABSTRACT
In article provides an overview of digital technologies used by coal mining enterprises in the interests of developing their production and technological potential, as well as the possibility of its development based on the introduction of wireless sensor communication technologies, robotics, the Internet of things, virtual reality, 3D visualization in a digital mine, artificial intelligence technologies and predictive analytics.
Jp КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
производственно-технологический потенциал, цифровая шахта, единое информационное пространство, промышленная безопасность, роботизация, цифровые двойники
KEYWORDS:
production and technological potential, digital mine, common information space, industrial safety, robotization, digital twins
^ ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ:
Цивилева А.Е. Развитие производственно-технологического потенциала предприятий угольной промышленности на основе внедрения цифровых технологий // Научный вестник оборонно-промышленного комплекса России. 2022, № 1. С. 76-86.
FOR CITATION:
Tsivileva A.E. The development of production and technological potential of coal industry enterprises on the basis of introduction of digital technologies. Scientific Bulletin of the military-industrial complex of Russia. 2022;1:76-86 (In Russ.).
Т АННОТАЦИЯ
В статье приведен обзор цифровых технологий, используемых предприятиями угледобывающей промышленности в интересах развития их производственно-технологического потенциала, а также возможности его развития на основе внедрения технологий беспроводной сенсорной связи, роботизации, "Интернета вещей", виртуальной реальности, ЭР-визуализации в цифровой шахте, технологий искусственного интеллекта и предикативной аналитики.
ВВЕДЕНИЕ
Развитие производственно-технологического потенциала предприятий угольной промышленности рассматривается как процесс технического перевооружения, обеспечивающий интенсификацию добычи угля, и как процесс научно-технологического и технического развития предприятия за счет внедрения современных цифровых технологий. Это обеспечивает рост добавленной стоимо-
сти угольной продукции, внедрение новых технологий переработки угля при обеспечении безопасности работ в шахтах и выполнения мировых стандартов по охране окружающей среды.1
Научное понятие "потенциал" включает в себя средства, ресурсы, резервы, те возможности предприятия, которые можно использовать для достижения цели функционирования организации. Произ-
водственно-технологическии потенциал предприятий угольной промышленности формируется и используется с учетом сложившихся реалий технологического и технического развития, а также сбалансированности социально-экономического развития регионов залегания угля.
Целями технологической трансформации предприятий угольной промышленности являются снижение операционных и капитальных затрат, увеличение производительности добычи угля и повышения безопасности работы горняков, обеспечение устойчивых темпов роста добычи угля, увеличение доли обогащённого угля в национальной экономике, расширение экспорта продукции с высокой добавленной стоимостью, поддержание устойчивого внутреннего и внешнего спроса на угольную продукцию, обеспечение высокой инновационной активности предприятий угольной промышленности. Достижение указанных целей технологической трансформации предприятий угольной промышленности обеспечивается финансовой устойчивостью угледобывающих компаний, выражающейся в способности вести добычу угля в планируемых объемах и темпах роста добычи при воздействии различных дестабилизирующих факторов, бюджетной поддержки внедрения цифровых технологий, представлении налоговых льгот высокотехнологичным компаниям.
Вместе с тем внедрение цифровых технологий на предприятиях угольной промышленности осуществляется медленно из-за отсутствия опыта и компетенций извлекать ценность из цифровых технологий, низко-
го уровня автоматизации производственных процессов, а также достаточно высокими требуемыми инвестициями в цифровую трансформацию предприятий. Но в последние годы сделаны заметные шаги в сторону внедрения цифровых технологий на данных предприятиях. Предстоящей задачей становится системное внедрение цифровых технологий во все этапы производственного цикла предприятий угольной промышленности.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Основными методами исследования в работе выбран системный и комплексный подход к решению задач цифровой трансформации угледобывающих предприятий на основе анализа отечественной и зарубежной литературы по развитию и увеличению производственно-технологического потенциала предприятий угольной промышленности за счет внедрения цифровых технологий. Для решения отдельных задач использовались методы анализа, обобщения, сравнения и сопоставления применения цифровых инструментов работы в других отраслях экономики.
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДКИ И ДОБЫЧИ УГЛЯ
Технологическая модернизация угольного производства предусматривает внедрение угольными компаниями высокоэффективных технологий угледобычи, обогащения угля и его логистики. Перспективные направления развития технологической базы угледобывающих промышленных предприятий представлены на рисунке 1.
Разведка месторождений
Л
Подземный способ добычи
•технологии сейсмоакустическогопрофилирования; • лазерные аналитические технологии; •технология ОЯаг^
•создание эффективных и безопасных геотехнологий по отработке угольных пластов;
•применение технологий, обеспечивающих предотвращение газодинамических явлений в шахтах; •использование технологий, обеспечивающих повышение эффективности вентиляции и дегазации угольных шахт; •внедрение эффективных способов и средств подавления и локализации пыле- и метановоздушных смесей; •освоение технологий добычи угля без постоянного присутствия
У \
Открытый способ добычи
•освоение циклично-поточной технологии при добыче угля; •внедрение новых видов техники: кранлайны,комбайны послойного фрезерования, комплексы глубокой разработки пластов
Обогащение и переработка угля
• использования модульного подхода к строительству обогатительных фабрик;
• внедрение цифровыхтехнологий;
• выполнение глубокой переработки угля;
•организация малотоннажного производства продуктов углехимии
• внедрение сухопутной конвейерной транспортировки угля •организация складов закрытого;
• применение экологически чистыхтехнологий разгрузки и перевалки угля;
• внедрение систем пылеподавления при складировании и транспортировке угля;
• применение инновационных большегрузных вагонов и тяжеловесных составов
Рисунок 1. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БАЗЫ ПРЕДПРИЯТИЙ
УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В геологоразведке и угледобывающей промышленности развитие перспективных технологий при разведке угольных месторождений происходит в направлении повышения точности определения глубины угольных пластов, а также в направлении использования возможностей технологии Q-Land.
При подземном способе добычи угля внедрение эффективных технологий связано с успешной добычей угля и обеспечением промышленной безопасности при отработке угольных пластов.
При открытом способе добычи угля внедрение эффективных способов добычи связано с использованием новых технологий и видов техники для проведения работ. При переработке угля используются "чистые" технологии переработки угля и автоматизированные системы управления процессами, а также различные виды газификации угля. При хранении, транспортировке и перевалке угля используются конвейерная доставка по суше и организация складов закрытого типа.
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ЦИФРОВИЗАЦИИ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Важным и современным направлением развития технологического потенциала угольной промышленности является цифро-визация. Актуальность внедрения цифровых технологий обусловлена необходимостью их внедрения на предприятиях угледобывающей промышленности как драйвера повышения эффективности их работы, снижения транзакционных, увеличения производительности труда и повышения безопасности работы горняков.2
Максимальная автоматизация угледобы-
вающих процессов и дальнейший переход от выполнения операций к управлению в целом является основой перехода к цифровому угледобывающему предприятию. Объединение всех цифровых технологий предприятия в единую систему позволит обеспечить максимальную эффективность и безопасность добычи угля.
Вместе с тем предприятиям сложно определить, какие из существующих цифровые технологии наиболее соответствуют их потребностям и отдельным шахтам. Для этого проведем обзор зарубежных и отечественных цифровых технологий, актуальный в настоящее время для угледобывающих компаний, представленный в научных журналах и аналитических научных отчетах ведущих консалтинговых агентств. В качестве ключевых направлений цифровизации предприятий угольной промышленности можно выделить следующие (см. рисунок 2).
Рисунок 2. КЛЮЧЕВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЦИФРОВИЗАЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Цифровая шахта
Правительство Российской Федерации распоряжением от 28.07.2017 № 1632-р утвердило программу "Цифровая экономика Российской Федерации", одной из задач которой стало создание единого информационного пространства для цифровой трансформации, в том числе и в угольной промышленности. Тогда и возник термин "цифровая шахта". Однако из-за отсутствия соответствующих стандартов и норм среди научных кругов и отраслевых инсайдеров значение цифровой шахты до конца неяс-но.Э На производство, производительность и безопасность подземных угольных шахт в значительной степени влияют сложные и опасные условия окружающей среды, поэтому ее непрерывный мониторинг имеет важное значение для обеспечения безопасной добычи угля.
В настоящее время технология беспроводной сенсорной сети ^БЫ) широко используется для мониторинга рабочей среды и других аспектов в подземных угольных шахтах. Применение МБЫ для мониторинга параметров окружающей среды и других аспектов в подземных угольных шахтах (шахтные газы, температура и влажность, пыль, пожар, обрушение крыши и т. д.) имеет большие перспективы.4
Цифровая шахта — это имитированная версия фактического состояния добычи на экране компьютера.
Известна трехслойная модель цифровой связи в шахте, включающая две основные платформы: единая сеть передачи и единое хранилище данных. Сегодня в Китае уже представлена реальная платформа сети передачи данных на основе сети управления, которая успешно применяется в работе угольной шахты Цзинин №3.5 Эта сеть представляет собой информационную супермагистраль, предназначенную для интеграции всех существующих и новых подсистем автоматизации. Стандартный интерфейс может быть использован с будущими подсистемами. В сети, структуре данных и принятии управленческих решений используется единое аппаратное и программное обеспечение. Это эффективно позволяет избежать проблем системных и информационных, наблюдаемых в традиционных системах автоматизации шахт.
Управление безопасностью на шахтах
Важное значение с точки зрения безопасности имеет проведение исследований в области прогнозирования и предупреждения
газовых катастроф в угольных шахтах. Для предотвращения газовых катастроф и борьбы с ними в угольных шахтах используют математические модели и искусственный интеллект на основе нейронных сетей.
Нейронная сеть обладает хорошей производительностью для прогнозирования нелинейной системы, содержит простой алгоритм реализации. С помощью нейронной сети любая математическая модель может быть пересмотрена, и на её основе построена улучшенная модель прогнозирования концентрации газа в шахте, основанная на теории Грея и нейронной сети с использованием специального компьютерного моделирования. Результаты показывают, что модель эффективно повышает точность прогнозирования концентрации газа в шахте.6
Для обеспечения производственной безопасности на шахтах необходимо проводить постоянный мониторинг окружающей обстановки. Цифровые технологии могут внести существенный вклад в обеспечение безопасности угледобывающих работ. Так, создание цифровой системы управления безопасностью шахт (йМБМБ) стало реальностью. Ключевая технология позволяет построить трехмерную геологическую среду, визуализировать и интегрировать данные о безопасности горных работ.7
В настоящее время на шахтах нашла применение автоматизированная система мониторинга нагрева элементов ленточного конвейера. Система отслеживает до 1,2 км конвейера, но она является дорогостоящей.8 Роботизация и удаленное управление Известна концепция построения роботизированной шахтной "крепи". Так, в угледобывающей компании "Колмар" для обеспечения безопасности шахта оборудована очистными механизированными комплексами "РАМиР", в которых применяется технология "безлюдной выемки", т. е. дистанционного управления. На внедрение этой технологии компания потратила 1,5 млрд рублей. А в компании "Кузбасс разрезу голь" используются беспилотные летательные аппараты (БПЛА) в виде квадрокоптеров с камерами. Они производят аэрофотосъемку поверхности, осуществляют контроль за состоянием открытых шахт, позволяют создавать ЭР-модель угледобывающего предприятия.
"Интернет вещей" и виртуальная реальность в шахте
В качестве новой технологии "Интернет вещей" будет постепенно применяться
в практике добычи полезных ископаемых. Цифровое строительство шахт на основе технологии "Интернет вещей" имеет широкие перспективы применения в области сбора данных о шахтах, дистанционного мониторинга, управления персоналом и производственной информации по безопасности и в других областях. Это не только создаст безопасную и комфортную рабочую среду для наземного и подземного персонала, но и значительно повысит способность угледобывающих предприятий противостоять стихийным бедствиям, повысит эффективность производства.9
Состояние виртуальной реальности создается на основе "Интернета вещей" (1оТ), целью которого является формирование яркого представления о преобладающих подземных ситуациях и мониторинг различных параметров добычи полезных ископаемых. Эти параметры действуют в качестве основных факторов для принятия решений в реальном времени и правильного ведения различных горнодобывающих работ, в том числе в сфере техники безопасности, поддержания благоприятной окружающей среды в шахте, спасательной операции шахтеров, восстановления горных пород после аварий.
Цифровая шахта обеспечивает инфраструктуру для измерения, сбора, обработки и применения информации, полученной с помощью датчиков, исполнительных механизмов, устройства радиочастотной идентификации, видеонаблюдения. Следовательно, цифровая шахта открывает новые возможности для расширения производства и обеспечения безопасности и условий труда шахтеров.10
Используя данные спутникового дистанционного зондирования высокого разрешения, можно получить карту функционального разделения шахты и географические сетки, а также изучить и определить части географической сетки, состояние и события важных особенностей наземного объекта. Архитектура системы и технические характеристики интегрированной платформы обслуживания пространственной информации гарантируют сервисную способность цифровой шахты.
Методы и приложения карты функциональных разделов для платформы интегрированных услуг управления являются схемой услуг цифровой шахты. Цифровая шахта также модернизирует и расширяет возможности и диапазон проведения геодезических и картографических работ, имеет большое значе-
ние для гарантии эффективной, экологически чистой и интенсивной эксплуатации шахты.11 3Р-визуализации цифровой шахты Как показано зарубежными авторами,12 цифровая шахта — это неизбежный результат обработки информации и сложная системная инженерия. Для применения 3й-визуализации цифровой шахты ими была предложена модель основы интегративной визуализации земли и подземелий на основе базы данных объектов шахты. Таким образом, проблема визуализации была успешно решена, и улучшились профессиональные аналитические возможности системы "цифровая шахта". Также с целью выявления динамики развития неблагоприятной ситуации в шахте авторами был разработан метод моделирования смеси газа, основанный на характере 3й-визуализации объектов шахты. Были получены удовлетворительные результаты, подтверждена рациональность модели визуализации и осуществимость 3й-моделирования.
Для решения проблемы
3й-реконструкции шахтного прохода также применяют цифровую фотограмометрию с близкого расстояния и траверсную фотосъемку. 3й-координаты точки пересечения проезжей части шахты, фотограмметрической станции и точек контрольной полосы шахты получают электронным тахеометром на основе шахтной системы координат.13
Анализ показывает, что на базе созданных трехмерных геологических моделей шахт в ближайшее время угледобывающими компаниями будут создаваться виртуальные двойники шахты. Обладая большим объемом данных, они позволят управлять добычей угля с высокой эффективностью и производственной безопасностью.
Цифровое моделирование позволит рассчитать несколько вариантов организации работ по добыче угля и выбрать наилучший, что приведет к повышению доходности угледобывающих предприятий.
Экспертные системы на базе искусственного интеллекта и продвинутой аналитики
При добыче полезных ископаемых важнейшее значение для обеспечения рентабельности производства имеют процессы повышения результативности, а также производительности работ. Искусственный интеллект (ИИ), машинное обучение, продвинутая аналитика (ПА) успешно решают эти задачи в различных отраслях народного хозяйства. В настоящее время инструменты ИИ
стали находить свое применение и на предприятиях угледобывающей промышленности. Перспективные направления исполь-
зования ИИ в угольной промышленности представлены на рисунке 3.
Экспертные системы на базе искусствен-
Рисунок 3. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
В УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ного интеллекта снижают затраты на проведение работ по добыче угля и точно их прогнозируют. Применение ИИ и ПА на угледобывающих предприятиях позволяет повысить качество принятия решений за счет аналитической поддержки и учета накопленного опыта других операторов, стандартизировать управление технологическим процессом, обеспечить прозрачность и повысить ответственность руководителей при принятии управленческих решений.14 Отметим, что ИИ и ПА не заменяют собой человека, а только позволяют персоналу более качественно управлять процессом. Однако сегодня еще рано говорить о полной автоматизации и об отказе от участия человека в управлении производством.
Цифровое моделирование становится важным инструментом для проектирования сложных промышленных проектов благодаря его быстрой реализации и низкой стоимости по сравнению с экспериментами на месте. Парадоксально, но он мало используется во взрывной промышленности, несмотря на то, что его происхождение восходит к Манхэт-
тенскому проекту, с моделированием процесса ядерной детонации. Имеется информация о методах моделирования взрывов на современном уровне техники, с использованием более современных методов, а также об ожидаемых будущих разработках.15
Цифровые технологии в угледобывающей компании "Колмар"
В угледобывающей компании "Колмар" сформирована рабочая группа по цифрови-зации организационных и технологических процессов компании. В неё вошли руководитель направления цифровой трансформации, проектные менеджеры (системные аналитики), специалисты 1Т и АСУ ТП. Данная рабочая группа проводит определение и анализ текущих неэффективных процессов производств дочерних обществ, готовит реестр инициатив по входящим в компанию горнодобывающим предприятиям и осуществляет отбор операционных и цифровых инициатив к внедрению в текущем и последующих годах. Предложенные ею цифровые инициативы представлены на рисунке 4. Были предложены такие инициативы, как
Диспетчеризация (связь, онлайн-мониторинг, видео потоки и др)
Склад 4
Техника безопасности
Экология 2
(цифровые сервисы) 13
II II II И
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Рисунок 4. ПРЕДЛОЖЕННЫЕ ИНИЦИАТИВЫ ПО ЦИФРОВИЗАЦИИ ООО УК "КОЛМАР"
внедрение системы управления ремонтами и обслуживанием на базе программного обеспечения "1С", внедрение единой электронной книги предписаний по производственным объектам компании, внедрение системы "Умная каска" для работников механической и слесарной группы, внедрение системы контроля бдительности водителей и другие. Некоторые проекты апробируются на одном из дочерних предприятий компании, а затем масштабируются на других производственных подразделениях УК "Колмар".
Потенциальными рисками реализации запланированных мероприятий являются низкая компьютерная грамотность работников, низкие темпы наполнения справочников по оборудованию, некорректное формирование аварийных событий, отсутствие возможности использования мобильного приложения из-за нехватки покрытия мобильного оператора или Wi-Fi по всем объектам компании.
Алгоритм реализации инициатив представлен на рисунке 5.
^формулирование гипотезы о цели цифровой инициативы. Определение основных драйверов получения эффекта. Предварительная оуенка эффекта. Формирование паспорта проекта инициативы
4. Реализация проекта самостоятельно или с привлечением подрядных организаций. Ввод в эксплуатацию
5. Развитие решения и дополнение новыми функциями, необходимыми для полноценной эксплуатации, стабильной работы и дальнейшего получения эффекта
2. Проверка состоятельности гипотезы. П одтве ржде ни е техни ч ее ко го, экономического и других эффектов
3. Поиск подрядных организаций или подготовка самостоятельного продукта с функционалом, который необходим для реализации проекта инициативы
6. Подтверждение полученного экономического, технического или других эффектов, интеграция с другими производственными системами
Рисунок 5. АЛГОРИТМ РЕАЛИЗАЦИИ ИНИЦИАТИВ ПО ЦИФРОВИЗАЦИИ ООО УК "КОЛМАР
Планирование и диспетчеризация на основе цифровых технологий
Проект по использованию автоматизированной системы управления также реализу-
ется в угледобывающей компании "Колмар". Автоматизированная система контроля (АСК) "Горная логистика" осуществляет мониторинг подвижных объектов, анализ работы и повы-
шения эффективности эксплуатации транспорта и спецтехники горнодобывающих компаний УК "Колмар" на базе спутниковых
навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, контролирует выполнение плановых заданий и соблюдение режимов работы (рисунок 6).
Рисунок 6. СХЕМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ
"ГОРНАЯ ЛОГИСТИКА"
Система позволяет осуществлять такие аналитические функции, как уведомления о простоях, несовершенных рейсах и отклонениях от маршрутов, ремонте техники и т.д. Это позволяет проводить оптимизацию расходов, автоматизацию процессов добычи и бурения на базе высокоточного позиционирования и формировать ежедневную отчетность для руководителей о работе предприятия.16
Система обеспечивает контроль безопасности работ, формируя уведомления о случаях нарушений. Это способствует обеспечению производственной безопасности и повышению сроков службы узлов агрегата, позволяет производить автоматическую сверку путевых листов с данными системы и контроль передвижения сотрудников и уведомления о нарушении техники безопасности.
На текущий момент в УК "Колмар" программно-аппаратным комплексом
"АС К-Навигация" оснащено 256 единиц техники: ООО РПБК - 159 ед., АО «ГОК "Денисовский" - 18 ед., АО "ГОК "Инаглинский" - 79 ед., карьерных большегрузных автосамосвалов
- 29 единиц; экскаваторов - 24 единицы; погрузчиков, бульдозеров и дорожной техники
- 43 единицы; буровых установок -1 единица; шоссейных автосамосвалов - 79 единиц; топливозаправщиков - 5 единиц; легковой и хозяйственной техники - 75 единиц.
Отметим первичные направления контроля за счет оборудования АСК:
- время и место передвижения, скорость;
- количество подъемов ковшей на экскаваторах и погрузчиках, работа стрелы на автокранах;
- контроль движения в топливных баках всех оснащенных ТС и емкостях топливозаправщиков, с точной дозировкой выдаваемого топлива, с идентификацией работника, выдающего топливо;
- определение ФИО работника на закрепленных ТС в смене;
- контроль веса загрузки на самосвалах, информирование машиниста погрузочной техники о степени загрузки самосвалов;
- передача данных на сервер посредством сотовой связи и Wi-Fi.
Эффективность использования программно-аппаратного комплекса заключается в увеличении производительности парка горных машин, снижении издержек на эксплуатацию, исключении фактов хищения топлива, повышении производительности экскаваторов и буровых станков.
Один из ключевых факторов в прибыльном карьере — это эффективность системы утилизации отходов. Используя GPS-технологию, решения по диспетчеризации грузовиков могут приниматься в режиме реального времени, но выбранная стратегия играет решающую роль, поэтому чрезвычайно важно найти оптимальную диспетчерскую стратегию для операций с грузовыми экскаваторами. О стратегиях диспетчериза-
ции сообщалось в научной литературе, но сравнение этих стратегий до сих пор отсутствует. Имеются различия между стратегиями путем проведения стохастического имитационного исследования на основе данных, собранных на реальных шахтах, что говорит о важности глобального видения при принятии решений по отправке.17
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Для цифровой трансформации предприятий угольной промышленности необходимым является развитие технической инфраструктуры, изменение бизнес-модели предприятия, развитие цифровых компетенций сотрудников угледобывающих предприятий, а также обеспечение доверия персонала к новым технологиям работы (рисунок 7).18
Переработка и Транспортирова
использование ниеугля и
угля, отходов прочих грузов
13%
Добыча угля и
подготовка Безопасность
запасов ведения работ ,
31%
30%
Разведка
запасов
^•-—месторождений
угля
13%
Рисунок 7. ЭЛЕМЕНТЫ УСПЕШНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММ ЦИФРОВИЗАЦИИ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ КОМПАНИЙ
При транспортировке угля и прочих грузов применяют автоматизированные средства, включающие в себя "Интернет вещей", формирующий комплексы "Интеллектуальный транспорт и центры управления".
Безопасность ведения работ предоставляется благодаря применению многофункциональных информационно-измерительных систем безопасности, оснащённых беспроводным Интернетом, обеспечивающих контроль за передвижением людей, механизмов и аэрогазовой обстановкой, а также использованию информационно-измерительных систем обеспечения шахтной безопасности, применяемой системы диспетчеризации и
бортовых программно-аппаратных комплексов, состоящих из большого количества функциональных подсистем, использующих навигационные технологии "ГЛОНАСС^РБ".
Разведка запасов месторождений угля включает в себя, помимо технологии виртуализации поисковых и разведочных работ и технологии дистанционного зондирования земли, совершенствование геоинформационных систем на основе 3й-моделирования геологической среды.
Добыча угля и подготовка запасов создаются за счет автоматизации и роботизации проведения горных выработок и формирования подземного пространства, технологии выемки угля без присутствия людей (безлюдная выемка), технологии геоинформационного обеспечения, основанного на цифровом моделировании механических процессов, а также благодаря развитию геотехнологий безлюдной добычи угля при применении "Интернета вещей", охватывающего добычу угля и формирующего комплексы "Интеллектуальная шахта", "Интеллектуальный разрез".
Переработка и использование угля и отходов обеспечивается применением "Интернета вещей" при обогащении, переработке угля и отходов, формирующего комплекс "Интеллектуальная обогатительная фабрика". Также используются технологии углехимии с получением продуктов с высокой добавленной стоимостью, а также нанотехнологии и биотехнологии.
Поддержка государства процессов цифровой трансформации в угольной промышленности могла бы ускорить проведение проектных работ по цифровой трансформации горнодобывающих предприятий.19
От эффективности работы угледобывающих компаний зависит социальная стабильность в регионах их присутствия, уровень развития региона, благосостояние граждан. Использование передовых методов работы и современных цифровых технологий, своевременная модернизация оборудования, повышение промышленной безопасности производства, забота о сохранении окружающей среды способствует эффективной деятельности предприятий угольной промышленности, росту благосостояния работников предприятий и соответственно их закреплению в регионах, как правило, отличающихся суровыми климатическими условиями жизнедеятельности.20
Процессы цифровой трансформации на предприятиях угольной промышленности уже
прошли достаточно длительным путь развития. В настоящее время они успешно внедряют самые современные инновационные проекты, превращают цифровое будущее в настоящее, комплексно и системно подходят к вопросам перехода на "цифру". Происхо-
м
Датчики, автономные системы
м
Мониторинг, .статистика *
Оптишгеа ция, интеграция систем
дит бурное развитие технологий и средств телекоммуникаций, высокоточной навигации, вычислительных технологий и роботехники. Показатели эффективности цифровой трансформации предприятий угольной промышленности представлены на рисунке 8.
•Оптимизация загрузки на 8 %
•Увеличение времени использования шин на 7% - 215% •Оперативные оповещение, предотвращение аварий
•Экономия топлива до 10%
• Увеличение производительности перевозок на 12% •Увеличение коэффициента использования пробега на 8%
•Увеличение производительности парка горных машин за счет организации грузоперевозок на 10% -15% •Стабилизация качества руды
•Повышение производительности буровых станков на 15%-20% •Снижение себестоимости буровых работ на 2-7%_
Анализ больших данных
M
Роботизация \/
• Прогнозирование рисков несчастных случаев и инцидентов
• Прогноз поломок и ремонта
• Расчет остаточного ресурса для определения капитального ремонта или замены агрегатов
• Прогнозирование выполнения производственных планов_
• Революционный рост производительности труда за счет изменения параметров геотехнологий
Рисунок 8. ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЦИФРОВОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ
УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Результатами технологической трансформации предприятий угольной промышленности является повышение инновационной активности угледобывающих компаний на внутреннем и внешнем рынках, увеличением выпуска обогащенного угля, увеличением поступления средств от предприятий угольной промышленности в бюджетную систему, снижении темпов ценовой динамики.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Внедрение цифровых технологий на угледобывающих предприятиях способствует реализации Энергетической стратегии России на период до 2035 года.21 Согласно проекту Минэнерго России "Цифровая энергетика" освоение угольщиками 1Т-инструментов обеспечит уже к 2024 году прирост добычи угля подземным и открытым способами на 5-7% и повышение безопасности работы на предприятиях.
Для цифровой организации полного
цикла предприятий угольной промышленности им необходимо разработать четкую стратегию, а также кардинальным образом изменить существующие бизнес-процессы. Для персонала предприятий необходимо развитие цифровых компетенций, а также организация взаимодействия с внешней экосистемой.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Цивилева А.Е., Голубев С.С. Мультипликативный экономический и социальный эффект деятельности территорий опережающего социально-экономического развития Республики Саха (Якутия) // Уголь. 2021. № 11. С. 33-37.
2. Тимофеев А., Волков М., Могучев М., Щетинин С. Цифровое будущее горнорудного предприятия // BCG REVIEV. 2020, сентябрь. С.9-25.
3. Gang Cheng, Yinling Zhang, Wang, Zhenhui Zhang, Yuxiang Guo. Construction and application of formal ontology for mine // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. Vol. 21, Supplement 3, December 2011. P. 577-582.
4. Lalatendu Muduli, Devi Prasad Mishra, Prasanta
K. Jana. Application of wireless sensor network for environmental monitoring in underground coal mines: A systematic review// Journal of Network and Computer Applications. Vol. 106, 15 March. 2018. P. 48-67.
5. Jinun Chen, Shen Zhang, Weiran Zuo. Digital Coal Mine Integrated Automation System Based on ControlNet // Journal of China University of Mining and Technology Vol. 17, Issue 2, June 2007. P. 210-214.
6. Sirui Zhang, Botao Wang, Xueen Li Hao Chen. Research and Application of Improved Gas Concentration Prediction Model Based on Grey Theory and BP Neural Network in Digital Mine // Procedia CIRP. Vol. 56, 2016. P. 471-475.
7. Chunmin Li, Xin Zhang, Xin Liu. Mine safety information technology in the framework of Digital Mine// Safety Science Vol. 50, Issue 4, April 2012. P. 846-850.
8. Цифровая шахта: Воркутауголь продолжает цифровую трансформацию.// Электронный альманах. Управление производством. 2020, №1. С.16-22.
9. Liu Yufang, Song Jinxing. Using the Internet of Things Technology Constructing Digital Mine // Procedia Environmental Sciences. Vol. 10, Part B, 2011. P. 1104-1108.
10. Чауля С.К., Прасад Г.М. Технологии зондирования и мониторинга для шахт и опасных зон. Технологии мониторинга и прогнозирования. М.: Наука, 2016. С. 279-350.
11. Jin ZHANG, Jie XIAO. Architecture and application of integrated spatial information service platform for digital mine // Transactions of Nonferrous Metals Society of China Vol. 21, Supplement 3, December 2011. P.706-711.
12. Baoxuan JIN, Yuanmin FANG, Weiwei SONG. 3D visualization model and key techniques for digital mine // Transactions of Nonferrous Metals Society of China Vol. 21, Supplement 3, December 2011. P. 748-752.
13. Chunsen Zhang. Mine laneway 3D
reconstruction based on photogrammetry // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. Vol. 21, Supplement 3, December 2011. P. 686-691.
14. Тюлин А.Е., Чурсин А.А. Основы технологии построения интеллектуальной системы управления созданием уникальной продукции // Вестник машиностроения. 2020, № 8. С. 71-74.
15. Thierry Bernard, Philippe Dozolme. The Digital Simulation of Blasts: A Major Challenge for Mines in the 21st Century// Procedia Engineering Vol. 83, 2014. P. 100-110.
16. Зиновьев В.В., Кузнецов И.С., Стародубов А.Н. Исследование человеко-машинного управления автосамосвалами в составе экскаваторно-автомо-бильного комплекса с применением имитационного моделирования // Уголь. 2021? № 7. С. 9-12.
17. Patarawan Chaowasakoo, Heikki Seppala, Heikki Koivoa Quan Zhoua. Digitalization of mine operations: Scenarios to benefit in real-time truck dispatching // International Journal of Mining Science and Technology. Vol. 27, Issue 2, March 2017. P. 229-236.
18. Голубев С.С., Щербаков А.Г. Влияние информационных технологий на деятельность оборонных промышленных предприятий России // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Экономика. 2018, № 3. С. 55-68.
19. Голубев С.С., Чеботарев С.С. Информационные технологии как ключевой механизм устойчивого развития оборонных промышленных предприятий в современных условиях // Экономические стратегии. 2018. Т. 20, № 3 (153). С. 68-81.
20. АО "УК "Кузбассразрезуголь". Уголь высоких технологий // Уголь. 2021, № 8. С. 36-39.
21. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года: распоряжение Правительства Российской Федерации от 09 июня 2020 г. № 1523-р.-Ц^: https://minenergo. gov.ru/node/18038 (дата обращения: 26.12.2021).
