4.3. Анализ существующих систем

На выбор предлагается множество систем предназначенных для оптимизации работы горнотранспортного комплекса, но учитывая требования к нововведению на выбор предложено несколько систем удовлетворяющие цели и задачи, поставленные перед выбором для решения ряда проблем данного предприятия.

1) Система «Карат» разработана Центральным научно-исследовательским институтом комплексной автоматизации (ЦНИИКА) и предназначена для решения следующих задач горного производства:

• Оперативного планирования объёмов добычи руды экскаваторами в режиме усреднения её качества;

• Оптимального планирования транспортных средств и распределения их по пунктам погрузки разгрузки;

• Сбора первичной информации, её обработки и выдачи результатов расчёта оперативных показателей работы экскаваторно-автомобильного комплекса для анализа, выработки решений и планирования работы на следующие смены.

Система осуществляет ряд функций по управлению и контролю технологических процессов в карьере:

• Распределение потока технологического транспорта по пунктам погрузки для выполнения сменного плана горных работ и обеспечения требуемого содержания полезного компонента в рудах, поставляемых на обогатительную фабрику;

• Выбор пункта погрузки и маршрута следования каждого автосамосвала с целью уменьшения суммарных простоев погрузочного и транспортного оборудования;

• Учёт работы экскаваторов и автосамосвалов;

• Учёт объёмов горной массы по пунктам разгрузки и со всего карьер в целом.

Система позволяет опознавать номера автосамосвалов на контрольных пунктах, взвешивать их по ходу, информировать о перевозимом объёме горной массы водителей автосамосвалов и оператора, контролировать автосамосвал при сходе с линии. При резких изменениях производственной ситуации (например, выход из строя экскаваторов, перегрузочных пунктов, обогатительных фабрик, изменения содержания руды в забоях и т.д.) производится перезакрепление автосамосвалов. В системе «Карат» указанные процессы осуществляются автоматически с помощью ЭВМ, без вмешательства диспетчера. Такая система была внедрена на карьере «Мир».

Система «Карат-М» отличилась модернизацией, её основная функция состоит в оперативном управлении изменением потока транспортных единиц. В результате диспетчер получает возможность непосредственно воздействовать не только на отдельные автосамосвалы, но и через них на экскаваторы, а тем самым - на качественные и количественные параметры исходящего потока руды, на скорость подвигания добычных и вскрышных забоев.

«Карат-М» отличается от системы «Карат» тем, что система работает в так называемом «диалоговом режиме», причём информация о состоянии экскаваторов, а также положении на пунктах разгрузки передаётся машинистами и операторами непосредственно на пункт управления диспетчеру по радио или телефонной связи.

Внедрение такой системы позволило снизить простои автотранспорта в ожидании погрузки в среднем на 15-20 %, простои экскаватора в ожидании транспорта на 20 %, повысить однородность качества руды, поступающей на обогатительную фабрику, увеличить коэффициент использовании грузоподъёмности автотранспорта на 17%, а также повысить культуру производства.

В то же время «Карат-М» и аналогичные ей системы не позволяли осуществлять контроль над многими важными эксплуатационными характеристиками работы автосамосвалами, что приводило к завышенным затратам на горюче-смазочные материалы (ГСМ), автомобильные шины, ремонты и техническое обслуживание. В настоящее время из-за устаревшей базы системы такого типа не используются.

2) Среди отечественных производителей более совершенными системами, прошедшими опытно-промышленную эксплуатацию, являются «Комплекс-АТ» и «Гермес», относящиеся к классу информационно-управляющих систем, которые реализуют как информационно-вычислительные функции, так и управляющие и вычислительные.

Система «Гермес», внедренная на СевГОКе (Украина), реализует широкий спектр информационно-вычислительных функций:

• сбор информации о массе грузов, перевозимых автосамосвалами и погруженных экскаваторами, о состоянии экскаваторов и технических средств;

• подготовку информации для АСУ верхнего уровня;

• контроль и регистрацию отклонений от заданного режима;

• отображение информации.

Автоматизированная система управления погрузочно-транспортными работами «Комплекс-АТ» была внедрена на Соколовском карьере.

Анализ функциональных возможностей рассмотренных систем «Гермес» и «Комплекс-АТ» показывает, что учет технико-экономических и эксплуатационных показателей осуществлялся в основном за счет сокращения времени простоев. Это сокращение выполнено благодаря рациональному адресованию транспортных средств к погрузочному оборудованию и перегрузочным пунктам, где решается важнейшая технико-экономическая задача усреднения качественного состава руды.

Результаты использования рассмотренных систем управления автотранспортом показали, что систему «Карат» целесообразно применять на карьерах производительностью 5-10 млн.т. сырой руды, а системы «Комплекс-АТ» и «Гермес» - свыше 10 млн.т. в год.

3) В Казахском политехническом институте была создана система диспетчеризации «Авто». Ее функциональная структура включает в себя:

• подсистемы планирования работы экскаваторно-автомобильным комплексом карьера на смену,

• оперативного управления маршрутом следования автосамосвала,

• учета добытой и перевезенной горной массы за смену с нарастающим итогом,

• контроля выполнения плановых заданий экскаваторами и автосамосвалами,

• контроля и учета объемов и качества руды на внутрикарьерных перегрузочных складах,

• формирования отчетных данных и технико-экономических показателей с представлением их оперативно-управляющему персоналу.

Планирование и управление в системе осуществляется в режиме усреднения качества руды на внутрикарьерных перегрузочных складах с минимизацией транспортной работы.

После опытной проверки работоспособности система «Авто» была внедрена на комбинате «Кустанайасбест» (Казахстан), что позволило увеличить сменную производительность парка автосамосвалов в карьере за счет сокращения простоя горно­транспортного оборудования. В то же время, контроль и учет именно эксплуатационных затрат на карьерные автосамосвалы напрямую не осуществлялся.

4) Одной из первых, прямо учитывающих эксплуатационные затраты на карьерные автосамосвалы, была система, введенная в эксплуатацию в 1984 г. на автопредприятии технологического автотранспорта ПО «Якутуголь», обслуживающего разрез «Нерюнгринский», разработанная институтом «Гипроуглеавтоматизация» для автопредприятий горнодобывающей промышленности с открытым способом добычи полезных ископаемых. Созданная на базе вычислительных машин она позволяет решать следующий комплекс задач: планирование грузоперевозок, учет и анализ показателей работы автомобилей, планирование технологического обслуживания, расчет заработной платы водителей.

Однако анализ ее работы показал, что такие элементы контроля эксплуатационных затрат, как несанкционированные отклонения от заданного маршрута и слив топлива из топливного бака, а также контроль за состоянием важнейших агрегатов автосамосвала в режиме реального времени остались без внимания.

Оптимальными условиями функционирования этой системы являются следующие технические показатели: объем перевозок - до 200 млн м³; длина ездки - от 1 до 10 км; число автосамосвалов - не более 300, а экскаваторов - 40 единиц; при этом грузоподъемность автосамосвалов — от 27 до 200 т, а вместимость ковша - от 4 до 20 м³.

5) Универсальная автоматизированная система управления технологическими процессами на руднике открытых работ - АСУ ТП POP - была разработана и внедрена Северокавказским филиалом Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института «Цветметавтоматика» (СКФ ВНИКИЦМА) на Тырныаузском комбинате в 1986 г. Ее техническое обеспечение включает в себя устройства считывания информации с автосамосвалов индуктивного типа, кабельные и радиотехнические каналы связи, управляющую вычислительную машину СМ-2М, выдающую советы по управлению и отчетные документы.

Применительно к автотранспорту система выполняет следующие информационные задачи: оперативный учет объемов выработки каждого автосамосвала, учет объемов автооткатки в тонно-километрах, анализ работы автосамосвалов, периодический контроль над нахождением автосамосвала на линии с выдачей оператору номеров автосамосвалов, сошедших с линии, а также учет средней загрузки автосамосвалов.

К выбору еще предложены системы зарубежных изготовителей, которые хорошо себя зарекомендовали на рынке спроса данной продукции.

6) Одной из современных является система RAN фирмы Pincot, Allen and Holt Inc. (США). Запоминающее устройство компьютерной системы RAN способно хранить статистические сведения, касающиеся 30 погрузочных механизмов, 30 разгрузочных пунктов, 120 автосамосвалов различной грузоподъемности, 30 автоматических заправочных станций и 5 крупных рудных складов.

Система RAN представляет непосредственную связь между компьютером и работающим горным оборудованием. В результате выдаются точные, полученные в реальном масштабе времени сведения о грузопотоках, времени движения каждого автосамосвала и т.д. Все это способствует лучшему использованию оборудования, благодаря чему на 25% возросла производительность карьера и значительно снизились капитальные и эксплуатационные расходы.

7) Система автоматического управления автосамосвалом (САУА) компании Unit Rig Equipment, характерная отсутствием водителя в кабине.

Система имеет в своем составе дорожное оборудование, включающее подземный кабель с глубиною заложения 0,45 м и блоки управления. По кабелю подаются сигналы, управляющие скоростью, направлением движения, разгрузкой автосамосвалов, звуковыми сигналами и прочими параметрами. Определяется расстояние между автосамосвалами. Местонахождение каждого автосамосвала отображается на центральном табло.

Экономичность этой системы была проверена на медно-рудном карьере, где работали 10 экскаваторов и 54 автосамосвала. Время использования экскаваторов было увеличено на 7%, коэффициент использования автосамосвалов вырос на 25%.

В результате совместное использование систем САУА и диспетчеризации позволило уменьшить парк автосамосвалов и сократить эксплуатационные расходы на 25%.

8) Система Dispatch разработки компании Modular Mining Systems, внедренная в 1980 г. на карьере Tiron (США), затем многократно модернизированная, действует по настоящее время.

Функционирует в реальном масштабе времени, является динамической и поэтому имеется возможность непрерывного управления автосамосвалами для выбора оптимального маршрута. Оптимизация маршрута производится согласно выбранному критерию путем применения методов линейного программирования.

Система использует спутниковую навигацию. Данные отображаются на дисплее в удобной графической форме. Есть динамические средства оценки эффективности использования автосамосвалов.

Благодаря применению системы Dispatch производительность погрузочно-транспортного комплекса повысилась в среднем на 11%. Система исключила неправильное назначение автосамосвалов за счет визуального контроля на дисплеях.

К настоящему времени разработками компании Modular Mining Systems воспользовались более 105 карьеров и 25 шахт. Ее доля на рынке систем диспетчеризации составляет порядка 90%.

9) Начиная с 1983 года, выпускает свою АСУ ГТК компания Wenco International Mining Systems.

Ее современная модификация использует спутниковое определение координат мобильных объектов с помощью GPS приемников, осуществляет мониторинг состояния и диспетчеризацию мобильных объектов.

Система автоматически и с высокой точностью фиксирует все составляющие погрузочно-транспортного цикла в реальном времени: «погрузка - движение в груженом состоянии - ожидание разгрузки - разгрузка - движение порожняком - ожидание погрузки».

Записываются данные о производительности, для каждой погрузки ведется учет места погрузки, номера экскаватора, номера автосамосвала, табельных номеров операторов, количества погруженной массы, качества сырья, пункта разгрузки.

Учитываются простои по различным причинам: заправка топливом, переменка, перерыв на обед т.д.

Вся информация, касающаяся работы мобильных объектов, отображается в режиме реального времени в диспетчерском центре и офисе рудника. Руководитель и диспетчер могут вести мониторинг всех событий, происходящих в карьере, в т.ч. они могут поручить системе оптимизировать процесс производства на основе эффективного распределения автосамосвалов или самостоятельно принимать решения на основе получаемой информации.

Различные модификации системы компании Wenco были использованы и внедрены на многих горнодобывающих предприятиях. Например, на рудниках Кумтор (Киргизия) и Syncrude (Канада), на железорудном предприятии Steel Minntac Mine (шт. Минисота, США). Система реализована на одном из карьеров АК «АЛРОСА».