На пути к «умному» горнодобывающему предприятию

Быстринский горнообогатительный комбинат (БГОК), расположенный в Забайкалье, входит в группу компаний «Норникель». Это современное предприятие, изначально спроектированное и построенное с учетом наиболее актуальных требований отрасли и заказчиков. Сегодня на комбинате реализуется стратегия цифровой трансформации, в рамках которой внедряются технологии нейросетей, обработки больших данных, «умного» производства и целый ряд других технологий. Поэтому перед ИТ-специалистами ГОК стоят разнообразные, масштабные и интересные задачи. О них рассказываает Дмитрий Пшиченко, директор по ИТ Быстринского ГОК, в прошлом выпускник МВА школы IT менеджмента.

Принимаем хозяйство

Наш Быстринский ГОК, где я работаю директором по ИТ, сегодня находится на этапе пусконаладки и сдачи ряда объектов в эксплуатацию. Одновременно идет процесс завершения отладки технологических процессов. В связи с этим ИТ-блоку требуется решать достаточно масштабные задачи. Во-первых, мы принимаем участие в пусконаладочных работах, как служба заказчика по объектам связи АСУ, и обеспечиваем окончание ЗОС в плановые сроки. Сейчас мы осуществляем приемку ИТ-инфраструктуры и систем АСУ более чем по 100 объектам, при этом объекты разнородные. Наряду с пусконаладочными работами мы в круглосуточном режиме поддерживаем ИТ-инфраструктуру, системы связи и управления производством, а также ведем приемку таких систем от подрядчиков. Не менее важная задача – укомплектование ИТ-персонала и его обучение. В силу удаленности нашего ГОКа от Читы (450 км) мы используем вахтовый метод, что ограничивает круг кандидатов.

После завершения пусконаладочных работ наши специалисты должны обеспечить ППР (проект производства работ) для ИТ-оборудования, решить задачи, связанные с удаленной диспетчеризацией объектов ГОК, сформировать центры компетенций и стратегию дальнейшей цифровизации производства и т. д. Особо мы выделяем для себя такие направления, как создание собственной лаборатории для ремонта и наладки электронной аппаратуры и организация центров компетенций с удаленным подключением в крупных городах, например в Москве, в которых специалисты смогут удаленно консультировать вахтовый ИТ-персонал.

Беспилотное будущее

Что касается общих задач для ИТ в горнорудной промышленности, которые приходится решать и нам, то здесь я бы отметил несколько направлений работы. В перспективе планируем внедрение системы мобильного обходчика, предиктивной аналитики по авариям в разрезе категорий критичности оборудования и применения промышленного «Интернета вещей», подробнее о нем я расскажу чуть ниже. Очень интересной задачей является создание «рудника без людей», где перевозки осуществляют беспилотные самосвалы, добычу ведет удаленно управляемый экскаватор, а оперативную маркшейдерскую съемку выполняют дроны. Уже в текущем году мы проведем у себя первый пробный запуск беспилотного самосвала. Производственные затраты можно снизить за счет внедрения решения «Умный карьер», которое включает диспетчеризацию и автоматизированное управление горно-транспортным комплексом в реальном времени, интегрированные центры планирования на базе ГИС, MES- и ERP-систем, точное спутниковое позиционирование и управление буро-взрывными работами.

Также у нас в проработке находится применение автоматизированной системы промышленной безопасности, позволяющая фиксировать технологические нарушения, составлять чек-лист прямо при выполнении работ и проводить фотофиксацию нарушений.

Наконец, важно добиться прозрачности производственных процессов и полного контроля затрат.

На переднем крае технологий

Пока мы не применяем искусственный интеллект, но в рамках разработки стратегии цифровой трансформации планируем использовать и решения на его основе. К примеру, это позволит нам на основании исторических данных и предиктивной модели точно определять, какой состав будет иметь концентрат, изготавливаемый из добываемых руд, что не потребует проводить дополнительных изысканий. По мере накопления исторических данных предполагаем использовать нейросети для обучения и дооснащения производственной цепочки дополнительными точками измерения. Это, в частности, поможет улучшить и актуализировать построение онлайн-модели для прогноза процентного содержания железа в выходном концентрате и выходе хвостов по сведениям, предоставляемым системой автоматизации фабрики.

Мы активно прорабатываем проект анализа больших данных. Таким образом, можно будет прогнозировать риски и инциденты, а также предвидеть поломки оборудования, вовремя проводить техобслуживание, ремонт и замену агрегатов.

Применение больших данных и создание «цифровых двойников» позволит предвидеть развитие производственных процессов, включая оценку неопределенности. Отдельная область – выработка рекомендаций для операторов по оптимизации процессов в режиме реального времени. В качестве исходных используются данные в реальном времени, получаемые от систем АСУТ ТП и контроллеров, пакетные данные, лабораторные измерения из ЛИМС (Лабораторно-информационной системы), данные ручного ввода.

Цифровые данные для анализа и прогнозов

Конечная цель цифровой трансформации – создание «цифрового» горного предприятия, включающего диспетчеризацию открытых и подземных горных работ, беспроводные системы передачи данных, дроны для построения цифровой модели карьера, системы позиционирования персонала, высокоточные системы позиционирования, радарные системы прогноза устойчивости бортов карьера, системы искусственного интеллекта и многое другое.

С каждым процессом, работником, оборудованием связан цифровой массив данных (вектор), оценивающий местоположение объекта, его скорость и направление движения, а также параметры состояния – технические или физические. Само же месторождение полезных ископаемых характеризуется цифровым массивом данных разведочного бурения и маркшейдерской съемки (3-D модель месторождения). Вся цифровая информация по оборудованию, персоналу и месторождению используется для мониторинга производственных процессов, контроля уровня промышленной безопасности, построения модели месторождения, планирования горных работ, анализа и прогноза развития горной компании.

Я бы выделил следующие основные этапы цифровой трансформации, актуальные для любого ГОК:

Первый этап «Стандартизированное производство»

1                  Датчики, сенсоры, RFID-метки.

2                  Системы автоматизированного проектирования (CAD/CAE/CAM).

3                  Системы промышленной цифровизации (ERP, MES и др.).

4                  Облачные вычисления.

5                  Предиктивная аналитика.

Второй этап «Прозрачное производство»

6                  Промышленные и коллаборативные роботы.

7                  Виртуальная и дополненная реальность (VR,AR).

8                  Имитационное моделирование.

9                  Инструменты углубленной аналитики.

10              Анализ больших данных.

11              Оптимизация, интеграция систем.

12              Автономный транспорт.

Третий этап «Умное производство»

13              Цифровой двойник.

14              Машинное взаимодействие.

15              Искусственный интеллект.

 Промышленный IoT для оптимизации перевозок и не только

Промышленный «Интернет вещей» мы используем практически во всех процессах производственной цепочки, начиная от управления буровзрывными работами и заканчивая отгрузкой продукции на обогатительной фабрике. Львиная доля процессов заключена в АСУГР (автоматизированной системе управления горными работами). На открытых горных работах мы используем систему, которая помогает контролировать процессы управления техникой, собирая и передавая данные телеметрии в диспетчерский центр и далее оптимизируя базовые процессы: наведение буровых станков, работу автотранспорта, а также контроль рудопотока, позволяющий связать процессы горных работ с фабрикой. На обогатительной фабрике различные АСУ ТП и MES-системы позволяют замкнуть контур работы ГОКа. Все вышеперечисленные системы можно отнести к системам промышленного IoT.

Например, используя устройства IoT на самосвалах, мы проводим расчет оптимизации маршрута и потребления топлива.

Автоматизация в рамках холдинга

Наш ГОК работает в составе группы компаний «Норникель». Конечно, головная компания напрямую влияет на нашу ИТ-стратегию, поскольку мы применяем единый набор программных и инфраструктурных решений для снижения общих затрат на обслуживание и унификацию архитектуры, а также единые стандарты ПО и оборудования, единую учетную систему.

Мы имеем возможность внедрения новейших технологий и решений путем выбора их из «витрины» решений, предлагаемых головной компанией, которая проводит выбор, проработку и дальнейшее тиражирование единых современных ИТ-решений, направленных на повышение общей эффективности всех предприятий, входящих в ее состав. Например, мы планируем в следующем году участвовать в централизованном проекте по интегрированному документообороту.

Также мы применяем единый корпоративный шаблон SAP ERP, объединяющий данные из производства, управления активами, капитального строительства, снабжения, сбыта, логистики, бюджетирования, там же проходят все договорные, финансовые и экономические потоки.

Единая система ERP обменивается информацией более чем с двадцатью смежными информационными системами. Она помогает сформировать и закрепить единую модель управления в рамках стандартизированных бизнес-процессов, типовых бизнес-ролей, обеспечивает руководство оперативной и аналитической информацией.

Не сокращать, а переориентировать людей

Горнодобывающая отрасль постепенно движется к сокращению присутствия человека во многих производственных процессах. Но я бы не сказал, что сокращение персонала при внедрении цифровых технологий будет значительным. Так, применение дронов для построения 3D-модели и оперативной маркшейдерской съемки потребует присутствия операторов дронов для управления ими, аналитиков для работы с информацией, обслуживающий персонал для ремонта дронов.

Поэтому при реализации проекта цифровой трансформации мы намерены разработать план переобучения и переквалификации сотрудников для их перевода в новые профессиональные области, связанные с обслуживанием роботизированных систем, работой с прогнозной аналитикой и принятием решений с высокой степенью неопределенности.

Резюмируя, я считаю, что будет происходить постепенная переквалификация и «перетекание» персонала во вновь образующиеся профессиональные цифровые области.

Перспективы импортозамещения

Как известно, в геологоразведочной и горно-обогатительной промышленности используются преимущественно западные ИТ-решения. Тем не менее одна из самых важных ИТ-систем, система автоматизации рудника, имеет российское происхождение. Мы применяем автоматизированную систему управления открытыми горными работами (АСУОГР). И это далеко не единственный пример. У нас есть ряд решений российских разработчиков, например, система мониторинга и позиционирования транспорта.

Я считаю, что ключевой тактикой первого этапа импортозамещения бизнес-приложений для отечественных производителей ПО должно стать не вытеснение иностранных информационных систем с занятых ими позиций, а занятие свободных участков, в которых только планируется автоматизация.

Представленные на рынке отечественные бизнес-решения в большинстве своем много лет существуют и эффективно эксплуатируются на российских предприятиях. При этом они успешно конкурируют с зарубежными аналогами по многим позициям, а не только по стоимости.

Отечественные и иностранные платформы автоматизации имеют значительные различия. Наши разработки обычно ориентированы на предприятия малого и среднего уровня, они лучше адаптированы к требованиям местных заказчиков и локального законодательства. А иностранные платформы в большей степени удовлетворяют запросам крупных предприятий и холдингов, которым требуется широкий набор функций, универсальность, и высокая производительность.

Российские компании, занимающиеся изготовлением средств телеуправления и телеизмерения, занимают устойчивые позиции на рынке. Однако у нас полностью отсутствуют отечественные высокоуровневые системы управления технологической сетью. До сих пор развитие таких систем сдерживалось из-за отсутствия серьезного спроса со стороны российских компаний.