Анализ корпоративной системы управления АО «Костанайские минералы»

Автоматизированная корпоративная система управления геотехнологическим комплексом «ДЖЕТЫГАРА»

Концепция автоматизированной корпоративной системы управления геотехнологическим комплексом «ДЖЕТЫГАРА» (АКСУ ГК «ДЖЕТЫГАРА») сформирована на основе системного подхода с использованием методов имитационного и объектно-ориентированного моделирования и системы спутниковой навигации глобальной системы позиционирования. Структура АКСУ ГК «ДЖЕТЫГАРА» включает в себя ряд подсистем, позволяющих решать практически весь спектр задач: мониторинг работы геотехнологического комплекса, включая подсчет запасов (АИС «ГЕОЛОГИЯ»), оперативный мониторинг горнотехнической ситуации в карьерном пространстве, технических и технологических параметрах объектов (АСД ГТР «АДИС»), качественных характеристик внутрикарьерного рудопотока (АИСМ «Рудопоток») и экологической обстановки (ОИАС «ЭКО-Житикара»); планирование горных работ с учетом организации взаимодействия горного и транспортного оборудования и их технических характеристик в горно-геологических и горнотехнических условиях эксплуатации (ИПМК «Календарное планирование ГТР»), графики ремонтов основного технологического оборудования и управление процессом воспроизводства производственных мощностей (ИПМК «АСУ ПВПМ ГТСК»), имитационное моделирование и оптимизацию работы технологических комплексов карьеров с автомобильным и железнодорожным транспортом (ИПМК «CEBADAN»), а также систему формирования корпоративных отчетов о технико-экономических показателях работы горно-транспортного комплекса (ИПМК «Комплексные корпоративные отчеты»).

Бортовой комплекс и базовая станция автоматизированной системы.

На стадии доработки находится программно-методическое обеспечение «Конкурентоспособность», предназначенное для оценки эффективности функционирования геотехнологического комплекса карьера в течение одной смены, месяца, года.

Одной из важнейших задач, решенной в предлагаемой системе, является реализация автоматизированного мониторинга и управления качественными характеристиками внутрикарьерных рудопотоков в режиме реального времени. Набор инструментов, предусмотренных в программе, позволяет оптимизировать характеристики рудопотоков предприятия для заданных критериев качества руды и имеющихся технологических ограничений, планировать и контролировать в режиме реального времени последовательность отработки выемочных блоков и осуществлять оперативное управление оборудованием для получения рудопотоков требуемого качества.

Возможности АКСУ ГК «Джетыгара» позволяют производить оптимизацию в автоматизированном режиме по большому множеству вариантов и определять оптимальный с учетом рассматриваемых производственных и других ограничений.

Следует отметить, что расчет технико-экономических показателей функционирования геотехнологического комплекса может осуществляться как в целом по горно-транспортному комплексу, так и отдельно по экскаваторно-автомобильному и экскаваторно-железнодорожному комплексам. Такая возможность обеспечивает чувствительность системы и позволяет своевременно выявить причину удорожания себестоимости.

Основным достоинством и преимуществом системы является базирование процессов оперативного, текущего и перспективного планирования, а также управления геотехнологическим комплексом на достоверной и оперативно получаемой горно-геологической, горнотехнической и учитывающей текущую экономическую и организационную ситуацию на предприятии информации.

АКСУ ГК «ДЖЕТЫГАРА» предназначена для полномасштабного управления геотехнологическими комплексами на карьерах. В зависимости от поставленных задач и выполняемых функций предназначается для всех сотрудников предприятия: от персонала, задействованного в выполнении технологических процессов в карьере, до руководителей высшего звена.

Конкурентоспособность системы обеспечивается, прежде всего, значительно меньшей стоимостью продукции по сравнению с аналогичными зарубежными разработками; высокой научно-теоретической и практической значимостью поставленных проблем и кругом задач, решения которых не имеют аналогов в мире; использованием современных методов исследований и последних достижений мировой экономической мысли. Кроме того, несмотря на высокую практическую востребованность, ни одна из известных в мире аналогичных систем не позволяет осуществлять расчет себестоимости, учет экологических выбросов и затрат, качественных характеристик рудопотоков, и ни одна из известных систем не осуществляет планирование и управление геотехнологическими комплексами исходя из условий корпоративности функционирования комплекса и не использует в своих решениях имитационное моделирование работы горно-транспортных систем карьеров.

Одним из наиболее важных в процессе добычи твердых полезных ископаемых открытым способом был и остается вопрос эффективности управления качественными характеристиками формируемого внутрикарьерного рудопотока. Несмотря на то, что на сегодня в данной области накоплен существенный технический и методический материал, реализация его на практике и по настоящее время зачастую приводит к тому, что содержание полезного компонента в руде, подаваемой на обогатительную фабрику, не соответствует плановому показателю и варьирует в очень больших пределах. Основным потенциалом решения проблем в данном направлении, на взгляд авторов, является создание систем оперативного мониторинга за качеством руды в сформированном рудопотоке и эффективностью управления процессом рудоподготовки. Необходимо свести до минимума время получения объективной информации о качественных характеристиках рудопотока до принятия оперативных решений по их корректировке. Это позволит в существенной мере снизить себестоимость конечной продукции, за счет снижения затрат энергоматериалов на переработку руды с пониженным содержанием основного компонента в руде и сократить объемы полезного компонета, выбрасываемые в отходы фабрики.

В Институте горного дела им. Д. А. Кунаева совместно с сотрудниками АО «Костанайские минералы» была разработана методика оперативного мониторинга и управления рудопотоком, реализованная в рамках автоматизированной информационной системы мониторинга «Рудопоток» (АИСМ «Рудопоток»). Данная система является одним из модулей автоматизированной системы оперативного мониторинга состояния геотехнологического комплекса, которая, в свою очередь, функционирует в структуре автоматизированной корпоративной системы управления геотехнологическим комплексом на открытых разработках «Джетыгара». Методика оперативного мониторинга и управления рудопотоком основывается на достоверной оперативной информации, получаемой посредством автоматизированной системы диспетчеризации горно-транспортных работ АСД ГТР «АДИС» для карьеров с автомобильным, железнодорожным и комбинированным видами транспорта. На рисунке 4 представлен алгоритм мониторинга рудоуправления.

Рисунок 4. Алгоритм рудоуправления на перегрузочных складах В блоке 1 происходит формирование исходных данных по шихтованию руды. Согласно недельно-суточному графику, для каждого работающего экскаватора вводятся объемы руды на предстоящую смену, а также ее качественные характеристики: общее содержание полезного компонента в руде б и 2-го (в IIc. К.А.), и 3-го (в IIIc. К.А.) сит контрольного аппарата.

Информация о местонахождении экскаваторов импортируется из АСД ГТР «АДИС», основанной на применении системы глобального позиционирования.

В блоке 2 составляется схема шихтования руды, т. е. схема очередности завоза руды с различных выемочных блоков с различным содержанием полезного компонента для получения необходимого содержания, равномерно распределенного по всему перегрузочному складу.

Проверка допусков для качественных характеристик на смену происходит в блоке 3. Если допуски изменились, то в блоке 4 вводятся новые допуски для качественных характеристик б, в IIc. К.А., в IIIc. К.А. в противном случае программа сразу переходит в блок 5, а в таблице по умолчанию остаются допуски предыдущей смены.

В блоке 5 проверяется, разгружались ли автосамосвалы на перегрузочных складах. Если факт разгрузки имел место, то в блоке 6 происходит автоматическое сохранение объема завезенной руды, а также ее качественных характеристик по ситам. В противном случае алгоритм прерывается и до конца смены ничего не происходит.

В блоке 7 рассчитываются объемы и качественные характеристики руды по ситам на перегрузочных складах. Все расчеты происходят автоматически. Первоначально определяется количество волокна асбеста по общему содержанию :

(1).

где бскл. — общее содержание волокна на складе, %; Мскл. — масса руды на складе, т.

Количество волокна асбеста во 2-м и 3-м ситах контрольного аппарата на складе вычисляется по формулам:

(2).

(3).

где — содержание волокна 2-го и 3-го сит контрольного аппарата на складе соответственно, %.

Mобщ = Мскл.+ Мз. р., т, (4).

(5).

(6).

(7).

После этого определяются качественные характеристики руды на складе с учетом завезенной руды по формулам:

(8).

(9).

(10).

После того как все параметры рассчитаны, они автоматически сохраняются в базе данных.

Затем программа переходит в блок 8, где рассчитываются показатели эффективности управления рудопотоком. Всего их разработано четыре [25]. Значения коэффициентов должны быть близки к единице. В противном случае это предполагает неэффективное управление рудопотоком. В указанном блоке рассчитываются два показателя: коэффициент эффективности организации рудопотока и коэффициент эффективности планирования рудопотока.

Коэффициент эффективности организации рудопотока (КЭОР) рассчитывается по формуле:

(11).

где — фактическое содержание полезного компонента в руде на складе; - плановое содержание полезного компонента в руде на складе.

Коэффициент эффективности планирования рудопотока (КЭПР) вычисляется по формуле:

(12).

где — фактическое содержание полезного компонента в руде на складе; - плановое содержание полезного компонента в руде на складе.

Результаты расчета коэффициентов выводятся в графическом и текстовом виде (рисунок 5).

Рисунок 5. Показатели эффективности управления рудопотоком В блоке 9 происходит проверка свершения факта отправки руды на дробильно-сортировочный комплекс (ДСК). Если руду не отправляли на ДСК, то цикл возвращается в блок 5. Если руда отгружалась на ДСК, то в блоке 10 сохраняются объемы вывезенной руды.

В блоке 11 рассчитываются еще два показателя эффективности управления рудопотоком: коэффициент эффективности рудопотока и коэффициент соответствия рудопотока.

Расчет коэффициента эффективности рудоподготовки (КЭР) производится по формуле:

(13).

где — фактическое содержание полезного компонента на обогатительной фабрике; - плановое.

Коэффициент соответствия рудопотока (КСР) рассчитывается по формуле:

(14).

Разработанные показатели позволяют сделать точный анализ эффективности рудоуправления на каждом этапе перемещения руды. Такой мониторинг позволяет точно и оперативно определить этап, на котором произошел сбой в соответствии содержания полезного компонента в руде плановым показателям, и своевременно устранить его посредством оперативного планирования. Данная функция также предусмотрена в АИСМ «Рудопоток».

В блоке 12 происходит проверка: была ли разгрузка руды на складах в тот промежуток времени, в который формировался состав для отправки руды на ДСК. Если разгрузка происходила, то алгоритм возвращается в блок 6, в противном случае переходит в блок 13.

В этом блоке рассчитывается объем руды на перегрузочных складах после вывоза руды на ДСК. Качественные характеристики при этом не изменяются.

Mобщ = Мскл.+ Мв. р., т, (15).

где Мв. р. — объем вывезенной на ДСК руды, т В блоках 14 и 16 проверяется, сколько времени прошло с начала смены. Если с начала смены прошло 4 или 8 ч, то в блоках 15 и 17 вводятся данные лабораторного анализа по пробам 1 и 2 соответственно. Если с начала смены еще не прошло 4 или 8 ч, то алгоритм возвращается в блок 5.

В блоке 18 проверяется, сколько времени прошло с начала смены. Если с начала работы прошло 12 ч, то программа переходит в блок 19, в противном случае возвращается в блок 5.

В блоке 19 рассчитываются остатки руды на конец смены. Расчет производится по формулам 1−10, где в качестве данных о складе используются данные об остатках руды на складах на начало смены, а в качестве данных о завезенной руде — данные о внутрикарьерных перевозках (ВКП) за всю смену.

В блоке 20 данные об остатках на перегрузочных складах на конец текущей смены (M, б, в IIc. К.А., в IIIc. К.А.) переносятся на начало следующей смены. Мониторинг рудопотока за смену завершен.

Выходные данные мониторинга рудопотока используются при текущем и, что наиболее важно, оперативном планировании горно-транспортных работ (ГТР), осуществляемом при помощи информационного программно-методического комплекса «Календарное планирование ГТР» (ИПМК «Календарное планирование ГТР»). Данный программный комплекс позволяет строить календарные планы ГТР с учетом большого спектра факторов, необходимых для построения наиболее точных и максимально приближенных к фактическим условиям разрабатываемог о карьера планов. В них учтены горно-г еологически е усл овия мест орождения и график ремонтов основного технологического оборудования. Кроме того, при построении планов комплекс базируется на данных о существующем положении горно-транспортного комплекса на момент планирования. Это наиболее важно при оперативном внесении изменений в календарные планы ГТР. Взаимодействие с АИСМ «Рудопоток» позволяет строить планы ГТР с учетом обеспечения необходимого общего содержания полезного компонента в рудопотоке, а также содержания волокна во 2-м и 3-м ситах контрольного аппарата. Более подробно процесс взаимодействия с АИСМ «Рудопоток» описан в работе [26]. Высокая точность планирования ГТР достигается помимо вышеописанного благодаря применению программного комплекса имитационного моделирования работы горно-транспортных систем карьеров «CEBADAN» (ИПМК «CEBADAN») для карьеров с автомобильным, железнодорожным и комбинированным транспортом.

Таким образом, разработанная методика позволяет в автоматизированном режиме производить в режиме реального времени мониторинг и на его информационной основе осуществлять более качественное управление характеристиками рудопотока, что в существенной мере облегчает работу диспетчеров и начальников смен горнодобывающих предприятий. Влияние человека на процесс усреднения руды находится под жестким контролем и тем самым обеспечивается, что принципиально важно, возможность бесперебойной работы обогатительной фабрики с постоянным содержанием полезного компонента в руде, снижая убытки, которые несет предприятие за счет повышенного энергорасхода на переработку дополнительных объемов горной массы, либо за счет сокращения объемов полезного компонента в хвостах переработки. В конечном итоге это влияет на себестоимость готовой продукции и эффективность предприятия в целом. Принципиальной новизной данной методики является ее базирование на объективной, достоверной и оперативно получаемой информации о качественных характеристиках рудопотока на всех этапах его формирования до обогатительной фабрики, основываясь на применении глобальных систем позиционирования основного технологического оборудования на карьерах.