Методология автоматизации горного предприятия

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.

• •    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.

Система

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 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

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.

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 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.

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.

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