Основным фактором развития горной промышленности в прошлом веке считалось наличие месторождений полезных ископаемых. Важную роль в этом играл также социально-экономический аспект. В текущем веке во многие промышленные отрасли начали внедряться достижения в сферах электроники, роботизации, автоматизации. Предприятия, занимающиеся разведкой, добычей и первичной обработкой полезных ископаемых, не остались в стороне этого процесса. Автоматизация горнодобывающей промышленности — один из ключевых факторов развития отрасли не только сегодня, но и "завтра".
Особенности горнодобывающей отрасли
Горная промышленность — это совокупность предприятий, которые специализируются на разведке и добыче полезных ископаемых. На некоторых производствах отрасли непосредственно осуществляется также первичная обработка сырья — обогащение, получение полуфабрикатов. Занимается горная промышленность добычей энергетического сырья (нефть, газ, уголь), руд чёрных (железо), легирующих (хром, ванадий) и цветных (медь, алюминий) металлов, химических веществ (селитра, апатит), нерудного индустриального сырья (гипс, глина, кварц), драгоценных камней (алмазы), минеральных вод.
Сегодня предприятия отрасли в нашей стране отличаются следующими недостатками или особенностями:
- Часть работ выполняется человеком с использованием ручного труда там, где современные технологии позволяют внедрить роботизацию процессов.
- Низкое по сравнению с развитыми странами качество производства, на что в большей степени влияет человеческий фактор.
- Сохранение тяжёлых и вредных условий труда, проблемы с ухудшением здоровья сотрудников.
- Высокий уровень травматизма и других показателей безопасности производства.
- Не максимально возможная производительность.
- Энергоёмкость оборудования, из-за чего сложно снижать себестоимость продукции.
- Вредное воздействие на окружающую среду, выбросы вредных веществ в атмосферу, загрязнение плодородных грунтов, подземных вод, природных водоёмов.
Естественное планомерное развитие технологий горного дела способствует улучшению ситуации по этим пунктам. Однако не так быстро и эффективно, как это может сделать автоматизация в горнодобывающей отрасли. Без внедрения последних достижений в технике и электронике невозможно добиться высоких показателей и выйти на тот уровень, на котором находится отрасль в развитых странах. Соответственно, горное дело без развития роботизации в России рискует застрять в прошлом, что приведёт к признанию неперспективности важных направлений отрасли. Ведь богатые месторождения полезных ископаемых (главный фактор прошлого века) не восполняются. Их запасы в земле истощаются, а добывать их традиционными методами становится невозможно или экономически нецелесообразно.
Определение и преимущества роботизации в горном деле
Автоматизация горнодобывающего предприятия — это совокупность мероприятий по внедрению технологий, позволяющих выполнять технологические процессы и управлять ими без непосредственного участия человека. Тяжёлая, монотонная и опасная для здоровья работа выполняется роботами. Все процессы — разведка, добыча, подъём, логистика, переработка и пр. — централизованно управляются программными средствами.
Роботизация технологических процессов позволяет получить следующие выгоды:
- Уменьшение влияния человеческого фактора;
- Снижение себестоимости продукции;
- Добыча в условиях, неприемлемых для человека;
- Повышение качества продукции;
- Снижение энергозатрат;
- Повышение точности выполнения технологических операций;
- Снижение производственных затрат;
- Сокращение сроков окупаемости вкладываемых средств;
- Сохранение окружающей среды.
Отдельно стоит отметить вопрос эффективности разработки месторождений полезных ископаемых. Это важно в контексте конечности, иссякаемости. Сегодня никто не возьмётся оспаривать тот факт, что роботы в связке с автоматизированной системой управления способны извлечь гораздо больше полезного для промышленности страны сырья, чем человек с традиционными методами разведки, добычи и первичной переработки. Даже в нашей стране, с богатствами в недрах, этот вопрос стал на повестку ещё в начале текущего столетия. А в свете геополитических событий роботизация производства в России становится ключевым фактором сохранения и развития горного дела.
Цели и задачи автоматизации горнодобывающей отрасли
Внедрение последних достижений из области электроники, техники и программного обеспечения в горную промышленность решает следующие задачи:
- Снижение производственных затрат.
- Повышение качества производства.
- Улучшение условий труда и сохранение здоровья сотрудников.
- Увеличение производительности.
- Снижение энергоёмкости оборудования.
- Снижение вредного воздействия на окружающую среду.
- Уменьшение влияния человеческого фактора на технологические процессы.
Поскольку уровень роботизации в нашей стране низкий по сравнению с развитыми странами мира, разберём каждую задачу отдельно. Это поможет ясно увидеть путь развития горного дела, как важнейшей отрасли России.
Снижение производственных затрат
Достигается за счёт нескольких факторов. Больше всего затраты возможно снизить путём оптимизации производственных процессов. Это позволяет сделать перекладывание принятия решений с человека на машину. Результат — сокращение издержек на оплату ручного труда, убытков, обусловленных человеческим фактором, увеличение производительности, снижение энергоёмкости оборудования. То есть, производственные затраты уменьшаются комплексно, сразу по нескольким направлениям.
Повышение качества производства
Управляемые электроникой и программным обеспечением роботы более точны, чем человек. Отсюда следует точное соблюдение технологических параметров, что влияет на качество производства. В отличие от человека, машина не устаёт, не болеет, не бывает в плохом настроении, не обижается на начальство и так далее. Робот под управлением электроники выполняет технологические процессы круглосуточно, быстро, точно, с повторяемостью в перспективе. В результате процессы в горнодобывающей промышленности выполняются объективно лучше, что и способствует повышению качества производства.
Улучшение условий и сохранение здоровья для сотрудников
Замена людей управляемыми электроникой роботами позволяет:
- Снизить уровень травматизма;
- Уменьшить влияние вредных производств на здоровье;
- Освободить время и внимание сотрудников для выполнения других задач;
- Добывать полезные ископаемые в условиях, которые сегодня считаются неприемлемыми для человека;
- Появление новых рабочих мест для высококвалифицированного персонала.
Глобально роботизация и механизация, несомненно, сокращает количество рабочих мест на производствах. Однако горное дело по определению является трудоёмким и опасным для человека. Поэтому для его развития важно, чтобы появлялись новые вакансии, с более приемлемыми и менее вредными для здоровья человека условиями труда. Автоматизация и роботизация технологических процессов эффективно решает эту задачу.
Увеличение производительности
Производительность предприятий увеличивается комплексно за счёт следующих факторов:
- Появляются новые возможности по разведке и добыче полезных ископаемых;
- Оптимизируются рабочие процессы на местах разработки месторождений;
- Уменьшается влияние человеческого фактора;
- Снижается количество простоев;
- Сокращается брак на предприятиях первичной обработки сырья.
В результате внедрения роботизации в производство наращиваются объёмы добычи сырья, попутно повышается качество. Это положительно отражается на производительности горнодобывающих компаний.
Снижение энергоёмкости оборудования
Снижение энергоёмкости производства является одним из важнейших факторов повышения конкурентоспособности бизнеса. Оптимизация технологических процессов, применения новых роботизированных и электронных устройств, замена устаревшего традиционного для отрасли оборудования и другие аспекты позволяют ощутимо сократить затраты на энергоносители. В результате сохраняется экономическая целесообразность важных для страны направлений горнодобывающей промышленности.
Снижение вредного воздействия на окружающую среду
Автоматизация и роботизация производственных процессов позволяет сократить выбросы вредных веществ в атмосферу. То же распространяется на загрязнение подземных вод, плодородных почв, наземных природных и искусственных водоёмов. Тем самым комплексно уменьшается негативное влияние горнодобывающей отрасли на окружающую среду.
Уменьшение влияния человеческого фактора на технологические процессы
Человеческий фактор — это термин, которым описывается неизбежная возможность принятия ошибочных и нелогичных решений человеком. Для такой сложной и опасной отрасли, как горнодобывающая, важно уменьшить влияние человеческого фактора на технологические процессы предприятия. В результате увеличивается производительность на объектах, повышается качество продукции, снижается уровень травматизма и другие отрицательные показатели, характерные для отрасли.
Какие процессы на горнодобывающем предприятии можно автоматизировать?
Горнодобывающая сфера является одной из наиболее нуждающихся в роботизации и автоматизации. Здесь много технологических и логистических процессов, которые можно оптимизировать за счёт электроники и роботов:
- Повышение точности разведки мест залегания полезных ископаемых;
- Расширение потенциальных месторождений, недоступных или труднодоступных для классических методов добычи;
- Роботизация грузоподъёмной техники;
- Удалённое управление машинами и оборудованием;
- Непосредственная добыча полезных ископаемых роботизированными устройствами;
- Оперативный контроль времени работы, расхода энергоносителей, поломок;
- Упрощение подготовки отчётности;
- Контроль и управление системами жизнеобеспечения (электроснабжение, вентиляция, водоотвод);
- Контроль состава добываемого материала;
- Предотвращение столкновений техники;
- 3D моделирование разработок при помощи БПЛА;
- Системы рекомендаций для операторов;
- Алгоритмизация маршрутов грузоперевозок карьера;
- Обеспечение безопасности на производстве, например, газовый контроль, пожаротушение.
Это сжатый перечень направлений, автоматизация которых позволяет повысить эффективность, конкурентоспособность и экономическую целесообразность отрасли. А значит и обеспечить её развитие в ногу со временем.
Этапы автоматизации горнодобывающих предприятий
Внедрение автоматизации и роботизации в горнодобывающее предприятие осуществляется по следующему алгоритму:
- Изучение особенностей предприятия — на этом этапе определяются цели и задачи производства, что позволяет разработать наиболее эффективную систему автоматизации с учётом специфики объекта.
- Проектирование — разрабатываются новые методы работы, логистика, технологические процессы, подбирается оборудование, позволяющее решить поставленные цели и задачи.
- Внедрение автоматизации и роботизации — монтаж оборудования непосредственно на производстве, настройка в соответствии с заданными параметрами, оптимизация с учётом специфики предприятия, проверка эффективности решения поставленных целей и задач.
- Обучение персонала — определяются новые рабочие места, производится набор профильных специалистов или обучение уже имеющегося на предприятии штата.
- Синхронизация нового оборудования с имеющимся — целью является достижение эффективности работы предприятия.
- Пусконаладочные работы — на этом этапе проверяются параметры проекта, оперативно устраняются возможные просчёты и неточности, на ранней стадии выявляются сбои, проблемы, прорабатываются внештатные ситуации.
- Обслуживание — осуществляется компаниями, которые занимались проектированием и внедрением автоматизации и роботизации на конкретные предприятия.
Стоимость услуги зависит от типа горнодобывающего предприятия, направления его деятельности, масштабов добычи, применяемых технологий производства, состояния техники и оборудования, необходимости замены имеющихся средств на более новые и продвинутые. Детальнее об этом вы узнаете у специалистов нашей компании.
Проблемы роботизации
Несмотря на неизбежность внедрения автоматизации и роботизации в предприятия горнодобывающей отрасли нашей страны, эти технологии имеют ряд недостатков:
- Затраты — являются одной из основных причин низкого уровня автоматизации и роботизации горнодобывающих предприятий России. Инновационное оборудование стоит дорого. Его сложно разрабатывать, а в сложившейся геополитической обстановке сложно закупать у других стран.
- Проблемы синхронизации — проявляются при использовании оборудования, электроники и программного обеспечения разных производителей. Чтобы "подружить" все элементы системы, приходится разрабатывать специальное программное обеспечение, адаптировать его под конкретные условия и специфику отечественной горнодобывающей промышленности.
- Проблема безопасности — существует в любом направлении, и даже в мире электроники и роботов. Целесообразность инвестиций определяется результатами поиска баланса между безопасностью, производительностью и другими факторами развития отрасли.
- Обучение персонала — несмотря на то, что многие процессы выполняются роботизированной техникой и управляются программно, полностью исключить участие человека в горном деле в обозримом будущем не представляется возможным. Без подготовки кадров нельзя добиться ни улучшения данного направления промышленности, ни его развития, как важнейшей отрасли в нашей стране.
- Управление новыми технологическими процессами — после внедрения инновационных технологий важно своевременно составить объективную оценку выгоды, полученной от модернизации производства. Эксплуатация нового оборудования не должна приводить к перегрузкам существующего.
Эти моменты необходимо учитывать при проектировании систем автоматизации горнодобывающих предприятий, принимать во внимание специфику, экономическую целесообразность направления и другие вопросы.
Перспективность развития горнодобывающей промышленности за счет роботизации процессов
В заключение остаётся только подчеркнуть, что в современных реалиях роботизация и автоматизация является важнейшим фактором дальнейшего развития горнодобывающей отрасли в России. Экономия и консерватизм в данном вопросе грозит застоем и даже полной остановкой многих стратегически и экономически важных направлений отечественной промышленности. На заре индустриализации значение имело то, что наша родина богата ресурсами. Сегодня развитие отрасли зависит от того, как будут решаться вопросы затрат, безопасности, условий труда и качества продукции. В конечном итоге именно от этого зависит стабильное развитие отрасли.