Применение автономной и дистанционно-управляемой техники на открытых горных работах

Применение автономной и дистанционно-управляемой техники на открытых горных работах представляет собой одну из наиболее инновационных сфер горнодобывающей промышленности в современности. Введение таких технологий не только повышает производительность и безопасность труда, но и оказывает положительное воздействие на экологическую ситуацию и экономические показатели предприятий.

Современный уровень готовности горной робо-техники позволяет внедрять автономные самосвалы и буры. Процессы роботизации и автономизации погрузчиков и работ, связанных со взрывами, находятся на стадии разработки и проведения тестов. Сегодня в мире функционирует свыше тысячи автономных карьерных самосвалов и больше 150 автономных буровых станков, обеспечивающих выполнение беспрерывной работы с особо высокой степенью эффективности и безопасности.

Эти технологии не только оптимизируют процессы, но и значительно снижают риски для человеческого труда. Автономные системы способны работать в неблагоприятных условиях, таких как сильный холод, жара или высокая запыленность, что делает их идеальными для эксплуатации в сложных горных условиях. Кроме того, использование роботов позволяет минимизировать человеческий фактор, что снижает вероятность ошибок и аварий.

Также стоит отметить, что внедрение роботизированных решений открывает новые возможности для анализа данных. Современные автономные машины оснащены датчиками и системами мониторинга, которые собирают информацию о производительности, расходах и состоянии оборудования. Эта информация может быть использована для дальнейшей оптимизации процессов и повышения общей эффективности работы предприятия.

Роботизированные системы перевозок грузов

Всего есть 2 подхода к увеличению эффективности роботизированных перевозок грузов: снижение расходов на эксплуатацию и рост уровня производительности самосвалов. Данные из открытых источников и аналитики главенствующих компаний-консалтингов свидетельствуют о следующем:

• увеличение общего уровня производительности на 15–34%;

• снижение затрат по операциям на 10–30%;

• продление срока эксплуатации оборудования на 15%.

Основные факторы, способствующие росту производительности и снижению издержек на перевозку горной массы, имеют большое значение.

Помимо экономической выгоды, роботизация повышает уровень безопасности и улучшает условия труда персонала благодаря снижению числа людей на предприятии. Это также создает новые профессии, такие как оператор и диспетчер участка, прошедшего роботизацию, а также сервисный инженер, занимающийся обслуживанием робототехники.

Ряд требований по вопросам безопасности робототехники обеспечивается с помощью тех. решений для сканирования окружающей среды, определения траекторий движения и организационных мер, которые ограничивают одновременное присутствие управляемой водителями техники и автономных самосвалов на одной территории. Для успешного применения робо-самосвалов важно интегрировать их в общий поток работы с самосвалами, которыми управляют люди, а не использовать только на отдельных участках. Для достижения данной цели необходимо организовать правильное распределение зон безопасной работы и чётко регламентировать манёвры техники в зоне действия робо-самосвалов.

Технологические элементы работы самосвалов, работающих автономно

К основным технологическим аспектам функционирования автономных самосвалов относятся:

• Автономное передвижение по траектории перевозки грузов;

• Сканирование окружающей среды и мониторинг потенциальных преград на пути;

• Маневрирование в погрузочной зоне;

• Разгрузка за бровку, в бункер или на склад автономным способом;

• Возможность управления дистанционно и непосредственно из кабины;

• Совмещение погрузки от одного экскаватора с техникой, которой управляют водители, при чётком распределении зон и регламента процесса ожидания.

Каков состав роботизированного комплекса?

Комплекс после роботизации, или система перевозок грузов, включает в себя робо-самосвалы, систему управления, терминал удалённого управления, консоли для машинистов экскаваторов, автоматических шлагбаумов, систем связи и видеосъёмки.

Робо-самосвалы – это карьерные самосвалы, которые поддерживают автономное управление через получение команд в цифровом виде и обратной связи.

Данные самосвалы могут функционировать без водителя в кабине, но при надобности их можно перевести режим ручного управления непосредственно водителем, как стандартные модели. Кроме того, они могут управляться дистанционно оператором. Функциональные возможности и технические характеристики робо-самосвалов аналогичны тем же показателям у нероботизированных моделей тех же производящих.

Система управления включает в себя набор приложений сервера, которые работают на серверном оборудовании для непрерывного контролирования ситуации на производстве. Она отвечает за формирование, уточнение и контроль последовательности действий робо-самосвалов при транспортировке горных масс. Основные задачи системы управления включают:

• создание карты маршрута в цифровом виде;

• перемещение согласно маршруту из пункта А в пункт Б;

• организацию встречных разъездов на маршруте.

• маниврирование для погрузки и разгрузки.

• проведение разгрузочных мероприятий на отвале.

• ожидание в очереди на участках маршрута, на которых работа нескольких самосвалов одновременно недопустима.

• проезд перекрёстков с дорогами общего пользования и обеспечение мер безопасности автоматически.

Терминал удалённого управления (УУ) включает в себя кресло, набор педалей и руль, которые имитируют оригинальные органы управления карьерным самосвалом, а ещё и видеоэкран, показывающий вид из кабины и зеркал робо-самосвалов. Он функционирует благодаря специализированному ПО, которое формирует команды для робо-самосвалов, аналогичные тому, что делает оператор на терминале УУ.

ПО терминала работает вместе с системой управления. Управляющие действия на терминале отключают автоматический контроль самосвалов, а его восстановление также осуществляется согласно команде с терминала удалённого управления.

Консоль экскаватора представляет собой микроскопический компьютер, обладающий сенсорным экраном, который устанавливается в кабине экскаватора и управляется встроенным программным обеспечением, которое интегрировано с системой управления. Она обеспечивает молниеносную кооперацию между экскаватором и робо-самосвалами во время подготовки и проведения погрузочных работ.

Инфраструктура обеспечения безопасности включает автоматизированные шлагбаумы и систему видеомониторинга.

Шлагбаумы, оснащённые светофорами, контролируются системой управления и перекрывают въезд на дороги, используемые комплексом, когда поблизости работают роботизированные самосвалы.

Система связи - это выделенная беспроводная сеть, обеспечивающую постоянное подключение самосвалов и экскаваторов к системе управления и диспетчеризации как роботизированной, так и обычной техники.

Система видеомониторинга помогает установить дистанционный визуальный контроль за процессом работы комплекса. Она включает в себя камеры, работающие в стационарном режиме, установленные на опорах по территории комплекса, и программное обеспечение для управления данными камерами на сервере (видеосервере). Сами камеры подключают к видеосерверу через волоконно-оптическую линию в составе системы связи, что позволяет передавать моментальный обзор рабочего участка сотрудникам комплекса.

Вопросы социального характера об использовании робототехники

Благодаря процессу роботизации появляются новые профессии и специальности, что даёт возможность персоналу предприятий, занимающихся добычей полезных ископаемых в горах, пройти переобучение и заполучить профессии, которые популярны и хорошо оплачиваются. Это особенно актуально для моногородов, в которых вопрос оптимизации персонала в работах в горах может быть довольно чувствительный позиции социума. В удалённых карьерах с вахтовым методом и на новых территориях, где не хватает кадров с высокой квалификацией, внедрение робототехники поможет решить проблему нехватки рабочей силы.

Специальности, возникающие во время начала использования робототехники в работах в горах:

Операторы управляемой удалённо и частично автономной техники (бульдозеры, грейдеры, погрузчики)

В чём их обязанности: получение заданий из дистанционного центра управления для выполнения операций, которые могут выполняться автономно, а также удалённое управление некоторыми процессами.

Операторы парка карьерных робо-самосвалов

В чём их обязанности: контролировать техническое состояние и правильность работы автономной техники для добычи полезных ископаемых в горах, управлять дистанционно в случае надобности, мониторить диагностические параметры. Оператором обеспечивается функционирование комплекса и его работа, связанная с транспортировкой горных масс, взаимодействуя с прочими лицами, участвующими в производственном процессе (машинистами экскаваторов и бульдозеров, руководством предприятия) и службами, занимающимися вспомогательными работами (ремонтирование дорог, подразделения энергии и механики, автоматизация и связь).

Диспетчеры роботизированных комплексов

В чём их обязанности: контролировать и распределять технику во время рабочего дня, управлять маршрутами, отвалами, заправкой и другими тех. процессами.

Сервис-инженер роботизированного комплекса

В чём их обязанности: специалисты в сфере радиоэлектроники и программного обеспечения с обширным багажом знаний, как устроены и функционируют элементы роботизированного комплекса. Сервис-инженер отвечает за постоянную техническую исправность каждого объекта в комплексе (не беря в расчёт механическую и электросиловую части), контролирует тех. состояние, обрабатывает поступающие сообщения протоколов и диагностики системы управления, а также устраивает визуальный осмотр.

Сегодня существует необходимость повышения цифровой грамотности линейных сотрудников предприятий, занимающихся добычей полезных ископаемых в горах. Специальность "Автоматизированные системы управления" становится главенствующей, поскольку робо-самосвалы представляют собой комплекс, который обеспечивает технологии перевозок горной массы и включает системы связи, навигации и бортовые электронные системы. 

Нормативная база

Для проведения работ в горах есть свой порядок согласования применения робо-самосвалов, определённый пунктом 22 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности.

• Грамотно подобрать территорию, чтобы внедрить "безлюдные технологии".

• Создать полную документацию проекта для имеющейся территории.

• Вся документация проекта создаётся Проектным институтом согласно Постановлению Правительства Российской Федерации № 87 от 16 февраля 2008 года «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию».

• Подготовить документацию по работе на территории.

• Документация по работе создаётся предприятием, занимающимся созданием проекта по разработке ресурсных источников (Проектный институт).

• Разработать обоснование безопасности опасного объекта производства.

• Провести экспертизу промышленной безопасности.

• Для этого будет привлечена лицензированная экспертная организация. Итогом будет являться заключение, подписываемое руководителем организации, которой была проведена экспертиза, и экспертами в области промышленной безопасности.

• Подготовить внутренний документ с программой проведения оценки производственного риска (ОПИ).

• Разработка утверждается и курируется тех. директором предприятия, занимающегося добычей полезных ископаемых в горах, с учётом стратегии развития работ в горах на выбранной территории карьера.

• Назначить ответственных лиц по поводу проведения ОПИ согласно внутренним указам.

Учитывая определённость этапов, в данный момент нет никаких нормативно-правовых лимитов применения робототехники, а подобное означает, что нужно положиться на инициативность предприятий в сфере горной добычи, которые готовы к развитию и применению полностью автономной техники у себя, ну и, конечно, трансформации нынешних процессов производственного управления.

Вопросы безопасности, страхования непредвиденных рисков

Вопросам, связанным с безопасностью и оценкой возможных рисков применения робо-транспорта, можно дать оценку, если мы рассматриваем отрицательные последствия, которые могут иметь место быть, если мы будем использовать робототехнику. Попробуем выделить четыре варианта потенциальных последствий:

• урон частям самосвала;

• урон статичным сооружения (зданиям, ЛЭП, КТП и т.д.);

• урон подвижным объектам (экскаваторам, бульдозерам, легковым машина и прочим);

• урон здоровью сотрудников.

В первых 3-х группах последствия можно хеджировать с помощью страховочных договоров, которые необходимо оформлять или горнодобывающим организациям, или организациям, которые обслуживают робототехнику. Сегодня в РФ определённые страховые компании уже могут страховать риски использования робототехники на открытых работах по добыче полезных ископаемых в горах.

Несчастные случаи, в результате которых может быть нанесён вред здоровью работников, необходимо старательно проанализировать и, прибегнув к приказам и регламентирующим документам нахождения сотрудников в зоне работы робо-транспорта, снизить и исключить.