Движение вверх
В идеале угольные компании стремятся к полной роботизации оборудования
По мнению Организации экономического сотрудничества и развития (Россия не является членом ОЭСР), уровень производительности труда в нашей стране почти в 4 раза ниже, чем в Ирландии, более чем в 2,5 ниже, чем в Америке. Показатель этот довольно относительный, но не надо быть академиком РАН, чтобы понимать: от многих развитых стран в плане трудовой отдачи — отстаем!
По мнению аналитиков, одной из причин является состояние машин и оборудования. Поэтому инновационным технологиям придается сегодня столь большое значение. Технологическое решение, к которыму прибегают крупные угледобывающие холдинги для повышения эффективности производства, — создание автоматизированных процессов. В идеале угольщики стремятся к полной роботизации оборудования.
Одна из современных машин, появившихся на горнодобывающем рынке, — это беспилотный самосвал от Volvo. Он предназначен для работы в шахтах, имеет GPS-оборудование и лазерные радары. Машина способна транспортировать сыпучий груз автономно.
Volvo уже заключила контракт на реальное использование своих беспилотных грузовиков с норвежской горнодобывающей компанией Brønnøy Kalk. В настоящий момент обе компании проводят испытания. К полноценной эксплуатации шесть автономных тягачей приступят к концу 2019 года. Машины будут перевозить добытый с рудника «Бронной-Калк» известняк до порта и разгружать его в измельчитель. Оттуда его будут загружать на баржу. Длина трассы от рудника до места выгрузки составляет около 4,8 километра. Передвигаясь по заранее заданному маршруту, автомобилям придется проезжать через два длинных тоннеля (длина первого составляет около 3,5 километра, второго — около 800 метров).
Другой беспилотник, от компании Scania, оснащен функциями, позволяющими ему объезжать препятствия и производить разгрузку самостоятельно. Разработчики данной машины гарантируют повышение производительности труда на горнодобывающих предприятиях до 20%.
Для проведения тестирования автономной грузовой техники в Стокгольме была использована взлетно-посадочная полоса, на которой проверяли эффективность тормозной системы, а также способность автономных машин реагировать на появление посторонних автомобилей. Для испытания были выбраны четыре автономных грузовика Scania. Во время теста грузовики двигались вместе, образуя одну линию. Первый автомобиль, которым управляет водитель, выполнял функцию ведущего транспортного средства. В кабинах следующих за ним машин водители также присутствовали, однако благодаря системе Slipstream они не управляли своими транспортными средствами.
Чтобы продемонстрировать надежность системы, руководитель отдела автоматизации разработки Scania сел за руль автомобиля-нарушителя. На своей машине он «вклинивался» в колонну, и беспилотники автоматически увеличивали расстояние между собой до безопасного. Когда он покидал колонну, грузовики снова автоматически сокращали дистанцию. Во время испытания тормозов система срабатывает быстро и четко. Как только поступал сигнал о торможении ведущего грузовика, остальные автомобили в колонне реагировали мгновенно.
К производству беспилотных самосвалов-роботов готов белорусский автогигант БелАЗ. Первый беспилотный карьерный самосвал грузоподъемностью 130 тонн практически готов и скоро выедет в свет. Эта машина отлично впишется в проект «Интеллектуальный карьер», который реализует компания VIST ROBOTICS («ВИСТ Групп»), и наш журнал будет одним из первых, кто подробно расскажет об этом. Сегодня же речь пойдет об инновациях, реализованных в нашем регионе.
Главная цель развития угольной отрасли Кузбасса, на которой акцентируют внимание руководители региона, — безопасность людей. Система мониторинга горного массива как раз создана для опознавания участков с повышенной аварийностью. Еще в 2012 году такая система появилась на базе Уральского государственного горного университета, позже она проходила испытания в том числе на шахте «Байкаимская» в Кузбассе.
Здесь же в УГГУ разработали инновационную систему мониторинга сейсмических волн, которая позволяет с точностью до 70% прогнозировать горные удары в шахтах. Она тут же была установлена на восьми шахтах Кузбасса.
Уральские ученые собираются продолжать исследования. Их цель — добиться еще большей универсализации созданной системы. Очевидно, что наиболее опасные точки напряженного состояния связаны с техногенным воздействием на массив — в тех местах, где непосредственно работают горняки при проходке или добыче полезного ископаемого. Но иногда аварии случаются и за этими пределами. Например, недавно на шахте «Воркутинская» выброс угля и газа произошел в 500 метрах от лавы. Так что надо еще и такие ситуации прогнозировать. Для этого помимо стационарных систем нужно делать переносные, с возможностью проводить мониторинг в любом месте горного массива, в том числе и в уже давно отработанных. Они тоже могут представлять опасность.
Другая инновация, которая испытывалась и успешно применялась на многих разрезах Кузбасса — технология КГРП (комплекс глубокой разработки пластов). КГРП пока находит применение на пластах малой мощности, где вскрышные работы малоэффективны.
Комплекс ГРП является высокопроизводительной и экономичной угледобывающей системой, позволяющей осуществлять полностью механизированное выбуривание угольных пластов квадратными выработками. Его использование не требует присутствия людей в очистном забое; он устанавливается на открытой площадке, которая образуется в результате извлечения вскрышных пород и угля по контуру блока, предполагаемого к отработке с помощью данной системы. Минимально необходимая ширина рабочей площадки составляет при разных элементах системы разработки от 25,8 до 27,5 метра. Уголь от рабочего органа КГРП транспортируется по закрытым рештакам с помощью расположенных в них шнеков.
Эти далеко не новые, но впечатляющие инновации отрасли, стартовав в Кузбассе, находят свое эволюционное развитие на территории РФ и зарубежья.
Считается, что сегодня человечество находится на третьей технологической ступени, которая началась в 2010 году и продлится, согласно прогнозам ИНЭИ РАН, до 2035 года. Эта ступень будет характеризоваться значительным увеличением производительности труда, будет связана с роботизацией производственных процессов и созданием интеллектуальных систем: «умных» домов, сетей, разведочных и добычных скважин, забоев, гидравлических и транспортных систем и другого.
С началом реализации третьей ступени мировая экономика уже вошла в период очередного технологического обновления, когда не объемы потребляемых ресурсов, а эффективное управление ими становится главным фактором инновационного развития. Ведущие мировые державы вступили на новый инновационный путь постиндустриального развития.
Ожидаемая новая волна технологических изменений, усиливающая роль инноваций в социально-экономическом развитии и снижающая влияние многих традиционных факторов роста, приведет к тому, что в ближайшее десятилетие развитые страны перейдут к формированию новой технологической базы экономических систем, основанной на использовании новейших достижений в области информатики, нанотехнологий, биотехнологий и т.д. Находясь под прессом новых технологических укладов, развитые страны мира уже к 2020 году могут существенно повысить эффективность промышленного производства. Поэтому, угольной отрасли России для того, чтобы быть конкурентоспособной на мировом рынке, к 2020-му необходимо реализовывать инновационные проекты с целью увеличения производительности труда не менее чем в 3-5 раз.
В новых условиях ранее применяемые методы повышения эффективности работы отрасли не приведут к необходимым результатам. Главное направление предусматривает переход к созданию и применению новых технологий в процессах добычи и переработки угля, без которых невозможно будет даже удержать, а не то, чтобы нарастить объемы добычи и поставок угля на внутренний и внешний рынки в условиях жесткой конкурентной борьбы в мире.
Существуют ли резервы повышения производительности труда в угольной промышленности России за счет роста объемов инвестиций в основной капитал и основные фонды?
Анализ полученной зависимости производительности труда ППП по добыче угля от годовых инвестиций в основной капитал угольной промышленности России и от объемов ее основных фондов подтверждает, что отрасль находится в точке невозврата, при которой дальнейшее повышение эффективности производства за счет роста объемов производственных фондов и инвестиций уже неэффективно. Поэтому в угольную промышленность России необходимо вкладывать преимущественно те инвестиции, которые могут привести к повышению производительности труда не менее чем в 3-5 раз.
Это означает, что государство, стимулируя разными способами реализацию инвестиционных проектов, осуществляемых угольными компаниями, должно контролировать не столько возврат инвестиций и накопленный денежный поток по инвестиционным проектам, сколько структуру инвестиций и долю в них, относящуюся к высоко инновационным технологиям. Без внедрения инновационных проектов в области геологоразведки, добычи и переработки угля в России невозможно дальнейшее существенное повышение производительности труда в отрасли.
В июле-августе прошлого года в нашем регионе было проведено исследование «Угледобывающие предприятия Кузбасса. Готовность к цифровой трансформации». Основными приоритетами развития угледобывающих предприятий, по мнению респондентов, в 2018-м являлись «наращивание производственных мощностей, повышение объемов добычи», «повышение безопасности труда персонала» и «повышение производительности труда». Не вошел в число приоритетных вопрос привлечения инвестиций.
В то время к основным ключевым факторам, от которых зависит скорость цифровой трансформации на предприятиях, опрошенные люди отнесли «экономическую целесообразность внедрения цифровых технологий» и «желание собственников, акционеров».
Среди цифровых технологий, имеющих наибольший уровень внедрения на предприятиях или планируемых к внедрению, были выделены:
«Технологии удаленной видеотрансляции, видеоконференций, система беспроводной связи с рабочими» (внедрено или внедрялись в 2018 году у 89% респондентов).
«Система диспетчеризации горных работ на базе промышленного интернета вещей (датчики и оборудование на производстве объединены в одну сеть иерархической структурой и подчинены единой системе управления производством)» (внедрено или внедрялось в 2018 году у 71% респондентов, еще у 25% — планировалось к внедрению в 2019-2020 годах).
«Автоматизированная система управления, учета и контроля объемов выбросов загрязняющих веществ» (внедрено или внедрялось в 2018 году у 75% респондентов, еще у 18% планировалось к внедрению в 2019-2020 годах, у 7% — не планировалось к внедрению).
«Носимые устройства контроля состояния здоровья персонала» и «Роботизированное производство, дистанционно управляемое оборудование, технологии безлюдной добычи и транспортировки» (внедрено или внедрялось в 2018 году у 32% респондентов, примерно у 30% — не планировалось к внедрению в ближайшие 3 года).
«Цифровое моделирование, виртуальная шахта/разрез (3D-модель) при проектировании и оперативном управлении» (планировалось к внедрению у более 50% респондентов в 2019-2020 годах).
«Большие данные (BigData), предиктивный анализ, нейротехнологии и искусственный интеллект при обработке данных, машинное обучение (например, при анализе геологических условий или технологий выработки)» (не внедрены ни у одного из опрошенных предприятий, при этом 75% респондентов планируют внедрить технологии в 2019-2020 годах).
Выводы исследования показывают, что цифровая трансформация в угледобывающей отрасли присутствует на уровне крупных федеральных холдингов. Рынок угледобывающих компаний в целом информационно закрытый, прозрачность данных низкая. Уровень систематизации данных невысокий. Большое количество отраслевых новостей не компенсируется системной аналитикой.
Часть компаний применяет отдельные элементы цифровых технологий, не выводя цифровую трансформацию в стратегические приоритеты, но ни одна компания не представила образцов или ссылок на примеры практического применения цифровых технологий. Внедряемые на уровне головных управляющих компаний цифровые технологии еще не в полной мере дошли до производственных предприятий.
Угольная отрасль РФ, как известно, развивается согласно энергетической стратегии России. Министры уверены: большинство представленных в стратегии на период до 2020 года направлений в принципе реализуются на практике, при этом задействованы все предусмотренные ею механизмы государственной энергетической политики. Не так скоро, как хотелось бы, не настолько эффективно, как планировалось…
Тем временем среди многих других предназначений отрасли есть одна самая гуманная: «энергетический сектор должен содействовать воспроизводству человеческого капитала через
— развитие энергетической инфраструктуры и предоставление энергетических товаров и услуг по социально доступным ценам;
— обеспечение устойчивого воспроизводства высококвалифицированных кадров и повышение качества жизни граждан страны, в том числе занятых в энергетическом и смежных секторах).
А также способствовать переходу к новой модели пространственного развития, опирающейся на сбалансированное развитие энергетической и транспортной инфраструктуры».
Такая вот высокая у нас задача. Именно ее осознание помогает движению вверх.
Леонид Алексеев
Использованы материалы: minenergo.gov.ru,
mining-media.ru,
kuzbass.business-magazine.online, cyberleninka.ru
mining-media.ru, kommersant.ru