21 УДК 622:658.011.54 Баскаков Владимир Петрович к.т.н

УДК 622:658.011.54
Баскаков Владимир Петрович
к.т.н.
генеральный директор
Якимов Максим Николаевич
в.н.с.
ОАО «Научный центр по безопасности работ в горной
промышленности» (ОАО «НЦ ВостНИИ»)
г. Кемерово
МЕТОДОЛОГИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
METHODOLOGY AUTOMATION OF MINING ENTERPRISES
Горная отрасль вступила в период полномасштабной автоматизации
технологических
и
производственных
процессов.
Начинаются
исследования и разработка элементов роботизации технологических
процессов. Человек становится одним из элементов автоматизированных
систем управления. Принимаемые диспетчерами и специалистами горных
предприятий управленческие решения в основном основываются на
информации,
которую
собирают
и
выдают
многочисленные
автоматизированные системы.
При этом огромная масса информации, а это сотни мегабайт, о
геомеханических изменениях, которые сопровождают технологические
процессы, и информация о функционировании самих технологических
процессов сегодня не востребована, потому что не систематизирована, не
переработана и не визуализирована в необходимом для операторов
формате.
Приоритетным инженерно-технологическим направлением развития
горнодобывающей отрасли России в усложняющихся экономических и
горно-геологических условиях являются:
• разработка и внедрение современных геоинформационных систем,
на основе которых необходимо:
• формировать
полноразмерные
(полнопрофильные)
пространственные модели горного предприятия;
• моделировать технологические процессы отработки полезного
ископаемого и определять их оптимальные режимы и пороговые значения
безопасных отклонений;
• на основе моделей устанавливать эффективные и безопасные
режимы и параметры функционирования технологических процессов;
• создавать эффективные автоматические системы предупреждения
развития (системы защиты) опасных производственных ситуаций и
автоматизированные системы управления и контроля производственных
процессов.
21
• интеграция автоматизированных и автоматических систем
управления технологическими и производственными процессами в единую
комплексную систему управления горных предприятий и компаний;
• развитие систем автоматизированного диспетчерского учета и
управления производственными процессами на основе единой
диспетчерской службы;
• управление
промышленной
безопасностью
на
горных
предприятиях на базе информационных и организационных систем
поддержки принятия решения;
• совершенствования законодательной и нормативно-правовой базы
в целях обеспечения эффективного и безопасного функционирования
горных компаний в рыночных условиях.
Структура управления горным предприятием (компанией) от АСУТП
через MES-системы к ERP и OLAP-системам.
В управления предприятиями выделяют четыре уровня систем
управления (рис. 1):
• уровень АСУТП;
• уровень MES-систем;
• уровень ERP-систем;
• уровень OLAP-систем.
Рис. 1. Уровни систем управления
Уровень управления АСУТП отвечает за сбор и передачу
технологической и другой информации с объектов контроля и управления.
Это участки по добыче, горнопроходческие участки, транспортировка
горной массы на поверхность, транспортировка материалов, оборудования
и персонала, местонахождение персонала и т.д.
Уровень MES-систем отвечает за переработку, хранение и обработку
поступающего массива информации в форму удобную для принятия
22
управленческих решений и представляет уровень управления
производством в текущем режиме.
Уровень ERP-систем и OLAP-систем – это уровень, позволяющий
организовать на основе получаемых от MES-систем данных (показателей)
анализ,
управление
и
планирование
финансово-хозяйственной
деятельностью предприятий и компаний в целом, оценивать и управлять
достижением стратегических целей.
Преобразование информации (различных показателей) из уровня в
уровень приведено на рисунке 2.
Взаимодействие информационных потоков между уровнями
происходит как снизу вверх, так и сверху вниз.
По мере движения вверх информация за счет программного
обеспечения изменяется и преобразуется от показателей состояния и
изменения технологических процессов в показатели удобные для принятия
управленческих
решений
(производственных,
экономических,
финансовых, корпоративных) и наоборот.
Важнейшими моментами эффективного ведения бизнеса являются:
• эффективная взаимосвязанность всех уровней управления;
• единая постановка задач для всех уровней управления;
• наличие обратной связи между уровнями управления;
• отсутствие громоздкой многоуровневой системы управления (не
более трех уровней управления);
• обеспечение достоверной информации на всех уровнях управления
(принцип доверия и ответственности: один человек - одна информация).
Рис. 2. Преобразование информации (показателей) между уровнями
систем управления горным предприятием
23
Комплексная
автоматизированная
система
управления
технологическими процессами горного предприятия - это объединение
двух уровней управления АСУТП и MES.
Структурная схема уровней АСУТП и MES-систем представлена на
рис. 3.
Уровень АСУТП состоит из датчиков, контролеров, SCADA и т.д.
АСУТП может функционировать в режиме реального времени или
близкому к нему и передавать информацию диспетчеру о состоянии
оборудования, технологических процессов, рудничной атмосферы.
MES-система - это система контроля и управления (через
организационные системы и программное обеспечение) технологическими
и производственными процессами в режиме реального времени или
близкому к нему.
MES-система позволяет:
• поддерживать технологические процессы на оптимальных уровнях
эффективности и безопасности, управлять ими и удерживать параметры
процессов в безопасных пределах (штатных режимах) за счет
организационных систем (например: единая диспетчерская служба);
• управлять материальными затратами, трудовыми ресурсами,
энергоресурсами производственных процессов;
• взаимоувязывать и гармонизировать между собой как отдельные
производственные процессы, так и в целом производство на горном
предприятии.
Для успешного построения Комплексной автоматизированной
системы управления горным предприятием необходимо, чтобы элементы
(интерфейсы, протоколы и другие) систем уровней АСУТП и MES были
стандартизованы. Это позволяет создать конкуренцию среди поставщиков
и избежать монополии на рынке систем. Для горных предприятий должна
быть отдана возможность применения оборудования различных
поставщиков в существующих системах управления.
Наиболее эффективным способом обеспечения заданного уровня
эффективности и безопасности производства является метод недопущения
возникновения условий для формирования опасных ситуаций при ведении
технологических процессов.
Для этого на предприятиях все производственные процессы должны
быть описаны по-операционно, а операции взаимоувязаны между собой во
времени (последовательность операций) и по месту их выполнения. Это
целесообразно осуществлять на основе формирования полноразмерных
пространственных моделей горного предприятия, моделирования
технологических процессов, определения их оптимальных режимов и
безопасных отклонений от пороговых значения. Поэтому особенно важно
разрабатывать и внедрять именно такие системы. Их разработка должна
иметь приоритетное финансирование.
24
Рис. 3. Схема уровней комплексной автоматизированной системы
управления
Функционал автоматизированных систем управления пока ограничен
в части автоматического управления и они не могут на данном этапе
функционировать без присутствия в системах человека-оператора.
Поэтому организационная часть является наиболее важным элементом
АСУТП. Организационная структура систем управления предполагает
обязательное наличие человека-оператора в контуре управления.
Обязательно создание отдельной диспетчерской службы или
специального диспетчера (диспетчер по безопасности) по мониторингу
параметров влияющих на безопасность производства. Важно чтобы
специалисты предприятия не могли вмешиваться в его работу. Диспетчер
должен имеет специальные полномочия и права определенные
организационным регламентом.
Организационный регламент является частью системы управления и к
нему формируются специальные требования. В рамках организационной
25
структуры предприятия для обслуживания и сопровождения систем
управления должен функционировать отдел АСУТП, подчиняющийся
непосредственно
главному
инженеру/техническому
директору
предприятия.
Выводы.
• На сегодняшний день созданы предпосылки для создания и
внедрения комплексной автоматизированной системы управления
производством на горных предприятиях.
• Современные способы получения, передачи и обработки больших
массивов данных позволяют эффективно контролировать и управлять
технологическими процессами.
• Автоматизация
технологических
процессов
является
необходимым, но не достаточным средством обеспечения эффективной
работы предприятий.
• Необходимы организационные системы, входящие в общую
комплексную автоматизированную систему управления горным
предприятием.
• Необходима разработка нормативной документации для
дальнейшего развития автоматизированных систем управления и контроля
технологическими процессами.
Аннотация.
Усложнение горно-геологических условий ведения горных работ,
увеличение скорости подвигания забоев и прочие факторы вынуждают
изменять традиционные методы управления горным предприятием и
способы
получения
оперативной
информации
о
состоянии
технологического процесса, что ведет к необходимости создания и
внедрения комплексной автоматизированной системы управления горным
предприятием согласованной с его организационными системами.
Complication of the geological conditions of mining operations , increasing
advance rates and other factors forced to change traditional methods of control
of a mining company and the methods of obtaining information about the state
of the process, which leads to the need for and implementation of an integrated
automated control system of a mining company agreed with its organizational
systems.
Ключевые слова.
горное предприятие, комплексная автоматизированная система
управления горным предприятием, методология, регламент, оперативная
информация, технологический процесс
mine, complex automated control system of a mining company,
methodology, rules, operational information process
26