Перспективы внедрения спутниковой GPS-навигации на горнодобывающем предприятии

Таблица 5. Технические характеристики датчика ДУПХ-1

Основные технические характеристики	Единица измерения	Значение
Габариты	мм	не более 45х 60(45х 90)
Напряжение питания	В	+12(4,8)
Диапазон угла поворота	град	15є…0…+15є (0є…360є)
Разрешающая способность	угл.мин	5'
Рабочий температурный диапазон	єС	-40…+50 (-60…+120)
Выходной сигнал	В	2..6..10
Ток питания	мА	20…40
Основная погрешность	%	не более 0,5
Дополнительная погрешность в диапазоне температур: от -40єС до+80єС от -60єС до+120єС	%	не более 0,25 не более 1,8
Изменение выходного сигнала от угла поворота	функция	y=k sin x

Примечание:

1. В настоящее время в производстве имеется более 25 модификаций датчиков угла поворота.

2. Полнооборотные датчики ДУПХ могут иметь одноканальное или двухканальное исполнение.

3. Технические характеристики выпускаемых датчиков предоставляются по дополнительному запросу.

3.3 Программное обеспечение диспетчерского центра

Архитектура программного комплекса системы "Карьер".

Система имеет трехзвенную архитектуру: сервер (сервер базы данных (БД)) - сервер приложений (XRTL сервер) - клиент (XRTL Explorer). Вся информация о клиентском ПО содержится в текстовых файлах специального вида, хранящихся на сервере - т.е. xrtl-файлах. Вид клиентского ПО и его функциональные особенности полностью определяется настройками этих файлов.

Описание формата xrtl-файлов и методов их программирования полностью документировано, специалисты "ВИСТ групп" также обеспечивают обучение администраторов системы работе с данными приложениями. Таким образом, предприятия, внедрившие систему "Карьер", получают возможность в широком диапазоне модифицировать и создавать новые клиентские приложения и отчетные формы.

Авторизированный доступ в систему (через задание имени и пароля пользователя) позволяет задавать группы пользователей, имеющих определенные права доступа к данным и функциональным модулям клиентского ПО.

База данных системы "Карьер" является открытой, что позволяет наладить импорт и экспорт данных, а также установить взаимосвязь с другими автоматизированными системами и базами данных.

Кроме того, в комплект поставки системы "Карьер" входит прикладная подсистема диспетчерского центра (ДЦ), являющаяся инструментальным средством разработчика клиентского программного обеспечения (ПО).

Программно аппаратный комплекс Радиоцентра (РЦ) предназначен для:

- организации сети обмена цифровой информацией между горнотранспортным оборудованием и диспетчерским центром (совместно с системой оперативно-диспетчерской голосовой связи карьера);

- предварительной обработки и передачи информации о местоположении и состоянии транспортных средств (ТС) в Диспетчерский центр (ДЦ);

- формирования и передачи дифференциальных поправок, организации единой шкалы времени системы "Карьер";

- выдачи диагностической информации о работе РЦ.

Оборудование РЦ включает в себя:

- антенно-фидерное и каналообразующее оборудование;

- радиосвязное оборудование;

- коммуникационный контроллер;

- дифференциальную станцию;

- базовый модем-контроллер;

-оборудование цифровой проводной связи между ДЦ и РЦ;

- оборудование для обеспечения электропитания.

На рисунке 7 приведена схема обмена цифровой информацией между диспетчерским центром и радиоцентром.



Рисунок 7. Схема обмена информацией между ДЦ и РЦ

С помощью этой подсистемы можно быстро создавать и модифицировать программные модули, предназначенные для решения специальных задач, не входящих в ядро системы "Карьер" или легко настраивать имеющиеся модули. Подсистема также значительно упрощает установку новых версий ПО, причем данные работы могут быть выполнены специалистами предприятия - пользователя системы "Карьер".

Большое значение для пользователей Системы имеет расширение функциональных возможностей программного обеспечения диспетчерского центра, которое осуществляется за счет постоянного наращивания числа специализированных автоматизированных рабочих мест, происходящее при расширении круга пользователей Системы (функциональных служб горного предприятия) при переходе к полномасштабному управлению горно-транспортным комплексом. Вовлечение в Систему новых пользователей, охватывающих практически все организационно-технические службы предприятия, невозможно без постоянного развития гибкости Системы, повышения ее функциональности и удобства работы, что реализуется благодаря специальной многокомпонентной структуре программного обеспечения и применению новых технологий программирования.

На сегодняшний день программное обеспечение ДЦ позволяет решать следующие задачи:

- работа с базой данных Системы;

- оперативное управление карьером (мониторинг, выдача и изменение сменного задания, связь с мобильными объектами);

- автоматическая и/или автоматизированная оптимизация грузопотоков в карьере, решение задачи усреднения качества;

- анализ обработанной информации (результирующих данных, рейсов, простоев, превышений скорости);

- создание и печать рапортов за различные отчетные периоды.

Система диспетчеризации "Карьер" позволяет не только выполнять полный мониторинг показателей работы карьерных автосамосвалов за смену/сутки/месяц/год, но и управлять грузопотоками в карьере. С заданной дискретностью измеряется перевозимая горная масса (с погрешностью ±3%), скорость движения самосвала в груженом и порожняковом направлении, расход топлива по изменению его уровня в баке (с погрешностью ±3%). Итоги работы за смену отражаются в диспетчерском рапорте, содержащем следующие данные:

- номер самосвала;

- время прибытия под погрузку;

- время начала погрузки;

- экскаватор;

- время прибытия к пункту разгрузки;

- время начала разгрузки;

- время окончания разгрузки;

- пункт разгрузки;

- перевезенная масса;

- пройденное расстояние;

- средняя скорость.

В качестве базы данных системы используется одна из самых надежных и мощных баз данных -ORACLE.

Для формирования отчетов используется программное обеспечение Crystal Reports. В Системе есть набор стандартных отчетов, но, также как и интерфейс пользователя, их можно изменять и создавать новые.

Процесс обработки сообщений, полученных от мобильных объектов, разбивается на отдельные составные части. Каждая такая часть реализуется с помощью отдельного "обработчика сообщений" (динамическая библиотека). Как правило, работа таких компонентов сводится либо к фиксированию некоторых событий (на основе входящих сообщений) и информированию об этих событиях, либо к добавлению к входящим сообщениям дополнительных атрибутов. Маршруты пересылки сообщений, так же как и настройки компонентов, описываются в конфигурационном файле.

Подобное построение системы обработки позволяет легко модифицировать имеющееся программное обеспечение в соответствии с изменяющимися требованиями предприятия-заказчика.

В программном обеспечении диспетчерского центра сделан переход к модульной системе организации ПО (рисунок 8). Выделяется несколько групп программных модулей, таких как:

- модули для управления работой карьера в реальном режиме времени в течение смены (выдача сменного задания, картографический модуль, сообщения системы, обмен текстовыми сообщениями, оперативная статистика работы карьера, управления и учет ремонтов);

- модули для анализа работы карьера; модули настройки системы и выдачи справочной информации;

- дополнительные модули, состав которых постоянно расширяется: модуль оптимизации и автоматической диспетчеризации, модуль управления железнодорожным транспортом, модуль управления заправками, модуль мониторинга и учета работы шин, модуль учета узлов, агрегатов и запасных частей, модуль управления ТО, модуль управления и диагностики технического состояния транспортных средств.

3.3.1 Базовые модули

Этот набор пакетов является ядром системы и обеспечивает основные функции по управлению и учету работы самосвалов и экскаваторов. Можно выделить следующие пакеты:

- Realtime Kit (модули для управления работой в карьере в реальном режиме времени в течение смены);

- Analytic Kit (модули для анализа работы карьера);



Рисунок 8. Модульная система организации ПО

- Setup Kit (настройка Системы и ввод справочной информации).

1. Модуль управления работой в карьере

Включает в себя следующие модули:

- Truck Manager (Модуль выдачи сменного задания) -позволяет осуществлять:

- ежемесячное планирование работы самосвалов и экскаваторов;

- выдачу сменного задания экскаваторам с использованием графика выхода водителей (рисунок 9);

- выдачу сменного задания автосамосвалов с использованием графика выхода водителей;

- печать путевых листов.

Рисунок 9. Выдача сменного задания экскаваторам

- On Map (Картографический модуль):

- наблюдение за мобильными объектами на карте (рисунок 10) в режиме реального времени;

- возможность настройки для отображения в режиме реального времени любой информации, допускающей координатную привязку;

- просмотр истории движения и архива событий мобильных объектов за произвольные интервалы времени;

- возможность настройки для отображения любой информации, допускающей координатную привязку.



Рисунок 10. Отображение мобильных объектов на карте

- System Messages (Сообщения системы):

- информирование о различных событиях, как штатных, так и нештатных (более 30 видов сообщений) (рисунок 11);

- возможность гибкой настройки выводимых сообщений, а также добавления новых.

- Disp Messenger (Обмен текстовыми сообщениями):

- отправка пользователями системы (диспетчерами и пр.) текстовых сообщений водителям самосвалов / машинистам экскаваторов;

- отправка стандартных текстовых сообщений водителями самосвалов машинистами экскаваторов (информирование о нештатной ситуации, поломках и пр.).

Рисунок 11. Сообщения системы

- Realtime Statistics (Оперативная статистика работы карьера):

- просмотр данных о текущем состоянии объектов (координаты, скорость, масса груза, уровень топлива, показания датчиков, признаки работоспособности датчиков);

- фиксирование и просмотр в режиме реального времени информации о работе самосвалов и экскаваторов (данные о рейсах, остановках, превышениях скорости, неисправностях, исчезновениях);

- фиксирование заправок и сливов топлива;

- отображение почасовых объемов для экскаваторов и самосвалов;

- статистика работы экскаваторов;

- учет простоев самосвалов.

- Repair Manager (Модуль управления и учета ремонтов):

- выдача заданий на ремонт;

- печать ремонтных листов;

-занесение в систему данных о поломках и ремонтах экскаваторов (рисунок 12);

- обработка текстовых сообщений водителей самосвалов о поломках.

2. Аналитический модуль

Включает в себя два модуля:

- Statistics (Статистика работы карьера):

- просмотр итогов смены (более 30 показателей по каждому самосвалу), в том числе массы перевезенного груза, топлива и масла;

Рисунок 12. Ручной ввод состояния экскаваторов

- просмотр информации о работе самосвалов (рисунок 14) и экскаваторов (данных о рейсах, остановках, превышениях скорости (рисунок 13), неисправностях, исчезновениях);

- ручной ввод данных по необорудованным самосвалам или самосвалам с неисправным оборудованием;

- экспорт данных;

- печать отчетов.



Рисунок 13. Статистика превышений скорости

Рисунок 14. Табель работы автосамосвалов

-On Map (Картографический модуль):

- наблюдение за мобильными объектами на карте в режиме реального времени (рисунок 15);

- возможность настройки для отображения в режиме реального времени любой информации, допускающей координатную привязку;

- просмотр истории движения и архива событий мобильных объектов за произвольные интервалы времени;

- возможность настройки для отображения любой информации, допускающей координатную привязку.

3. Справочный модуль

Данный модуль позволяет выполнять:

- настройку системы (в том числе и удаленная настройка ПО-контроллеров);

- импорт в систему картографических и геологических данных;

- работу с табличной информацией (рисунок 16, 17).

3.3.2 Дополнительные модули

Дополнительные модули:

1.Smart Truck (модуль оптимизации и автоматического диспетчерирования);

2. Rail Road Manager (модуль управления железнодорожным транспортом и учета его работы);

Рисунок 15. Отображение на карте мобильных объектов в режиме реального времени



Рисунок 16 Изменение значений параметров СКЗ

Рисунок 17 Параметры значений справочного модуля

3. Refuel Manager (модуль управления заправками);

4. Tire Manager (модуль мониторинга и учета работы шин);

5. Detail Manager (модуль учета узлов, агрегатов и запасных частей);

6. Maintenance Manager (модуль управления ТО);

7. Diagnostics (модуль диагностики и мониторинга технического состояния объектов).

1. Модуль оптимизации

Оперативное управление (автоматическое диспетчерирование) работой горно-транспортного комплекса карьера (рисунок 18) осуществляется при помощи модуля SmartTruck.

Цель работы модуля оптимизации - вычисление оптимального распределения автосамосвалов по маршрутам (экскаваторам и пунктам разгрузки) в соответствии с заданными критериями оптимизации, в частности, для поддержания определенного содержания полезных компонентов при шихтовке.

Система предоставляет возможность использования большого количества критериев (алгоритмов) оптимизации. В качестве примера возможных критериев можно привести такие как выполнение задания по количеству руды, общая производительность экскаваторов и т.д.

Значимость каждого критерия определяется в зависимости от решаемых на предприятии задач. Критерии можно применять в совокупности, так и независимо друг от друга.

Особенностью модуля оптимизации является его гибкость. При необходимости Вы можете легко добавить произвольные новые критерии, учитывать новые факторы, изменять приоритеты критериев в зависимости от целей на данный момент времени.

Применение модуля оптимизации позволяет осуществлять:

- автоматическую выдачу сменного задания в начале смены;

- перераспределять самосвалы по маршрутам в течение смены в режиме реального времени с использованием оперативной статистики;

- одновременное использование оперативной статистики несколькими пользователями;

- учет указаний и рекомендаций диспетчера;

- встраивание модуля оптимизации в бизнес-процессы предприятия;

- моделировать и прогнозировать результаты смены при заданном распределении самосвалов по маршрутам.

Рисунок 18. Схема оперативного управления работой ГТК карьера

2. Модуль управления ж/д транспортом

Модуль управления и учета работы железнодорожного транспорта расширяет базовую функциональность Системы (работу с автосамосвалами и экскаваторами), осуществляя учет и управление работой локомотивов, составов, думпкаров, а также экскаваторов и пунктов разгрузки, работающих с этим видом транспорта.

Функциями модуля управления ж/д транспортом являются:

- выдача железнодорожному транспорту сменного задания (рисунок 20);

- отображение железнодорожного транспорта на карте в режиме реального времени (рисунок 19);

- автоматическое определение рейсов локомотивов и думпкаров;

- отображение данных по рейсам локомотивов и думпкаров в режиме реального времени;

- подсчет и отображение итоговых данных за смену.

Рисунок 19 Отображение объектов на карте

3. Модуль управления заправками

Модуль предназначен для автоматического управления заправками автосамосвалов с целью снижения простоев и других эксплуатационных издержек, возможных при заправках самосвалов.

Функциями модуля управления заправками являются:

- определение самосвалов, которым требуется заправка, и степени ее необходимости;

- отправка команд самосвалам в виде текстовых сообщений;

- фиксирование заправок (рисунок 21);

- определение объема топлива с помощью датчика топлива, установленного на топливозаправщике.

На рисунке 22 представлено сменное задание топливозаправщикам, которое выдается в начале смены.

Рисунок 20 Выдача сменного задания

Рисунок 21. Учет заправок топливозаправщиков

Рисунок 22 Выдача сменного задания топливозаправщикам

4. Модуль учета работы шин

Позволяет собирать статистику по работе каждой отдельной шины, установленной на автосамосвал, а также в режиме реального времени отслеживать изменение доступных параметров их эксплуатации.

Использование данного модуля позволяет:

- собирать актуальную и достоверную статистике по каждой шине;

- автоматически и своевременно информировать персонал о полном или частичном износе шины, что позволяет принимать оперативное решение о ее замене (или планировать ее замену на ТО) и исключить выход из строя шин в процессе работы автотранспорта;

- перераспределять автосамосвалы с большим коэффициентом износа шин на более щадящие маршруты, что существенно увеличивает срок их эксплуатации;

- осуществлять непрерывный контроль основных параметров эксплуатации шин и в случае превышения установленных норм предпринимать необходимые действия.

Функциями модуля учета работы шин являются:

- возможность занесения в Систему данных о марке, номере, нормах эксплуатации и т.д. для каждой из учитываемой шин;

- ведение статистики по установке и снятию каждой шины на автосамосвалах;

- автоматический учет пробега и тонно-километров и выведение информации об износе шин на экран;

- контроль в режиме реального времени основных эксплуатационных параметров и, в случае превышения установленных норм, оповещение персонала с помощью звукового сигнала и текстового сообщения.

5. Модуль учета узлов, агрегатов и запасных частей

Позволяет решать простые складские задачи по учету запасных частей, а также описывать, какие агрегаты установлены на тот или иной объект и из каких узлов и деталей они состоят.

Может работать в комбинации с модулем управления ТО (Maintenance Manager).

Использование данного модуля позволяет:

- решать складские задачи без дополнительного программного обеспечения и сложного и дорогостоящего обучения персонала;

- получать актуальную картину по износу оборудования;

- получать актуальную информацию о местонахождении того или иного агрегата, узла или детали.

Функциями данного модуля являются:

- возможность занесения в Систему информации о наличии деталей на складе:

- учет количества узлов, агрегатов, запасных частей,

- возможность их объединения по группам,

- учет выписки со склада и возврата на склад;

- описание, из каких частей состоят агрегаты и на какие транспортные средства они могут быть установлены;

- возможность установки норм и коэффициентов износа для каждого типа деталей;

- автоматический учет пробега всех деталей установленных на транспортные средства.

6. Модуль управления ТО

Данный модуль позволяет вести учет проведения технического обслуживания и ремонтов автосамосвалов, вести статистику по времени проведения, продолжительности и выполненным работам.

Использование данного модуля позволяет:

- вести достоверную статистику по проведению технического обслуживания, по продолжительности выполнения этих работ, их периодичности, качестве выполнения и т.д;

- вести статистику и учет замененных узлов и агрегатов автосамосвалов, что позволит судить о стоимости проведения ТО, а также косвенно о качестве тех или иных запчастей различных заводов-изготовителей;

- функционирование модуля на платформе базового программного обеспечения позволяет выстраивать полную и достоверную картину проведения технического обслуживания и ремонтов: где производилось техническое обслуживание или ремонт, в какое время и сколько по времени заняли эти работы;

- на основании данных модуля производить своевременное планирование технического обслуживания или ремонтов, а также судить о режимах эксплуатации транспортного средства.

Функциями данного модуля является:

- возможность занесения в Систему регламентированных видов технического обслуживания и ремонтов и сопоставления им нормативов проведения и перечня работ;

- возможность ведения статистики как по проведению технического обслуживания и ремонтов для автосамосвала, так и в отдельности для всех узлов и агрегатов, установленных на этом автосамосвале;

- возможность ведения архивов установки/снятия узлов и агрегатов с автосамосвала, по которому формируется сводка по расходу запчастей;

- автоматическое информирование персонала о необходимости проведения ТО;

- автоматическое информирование персонала о поломках в процессе работы.

7. Модуль диагностики

Данный модуль служит для оперативного наблюдения за техническим состоянием оборудования мобильных объектов и контроля нарушений в функционировании оборудования.

Функциями модуля диагностики являются::

- визуализация на рабочих местах пользователей текущих значений датчиков, которыми оснащены мобильные объекты, и различных параметров их работы;

- возможность отображения данных, как в виде таблиц, так и с помощью специальных программных компонентов, имитирующих внешний вид приборов.

3.4 Рабочие места пользователей

Рабочие места пользователей системы диспетчеризации горно-транспортного комплекса "КАРЬЕР" могут произвольно формироваться администратором Системы. Т.е. общую функциональность Системы можно произвольно разделить, настраивая меню и права доступа.

Возможна организация следующих рабочих мест:

1. Рабочее место диспетчера (или начальник смены автобазы):

- формирование наряда на смену для автосамосвалов;

- управление в течение смены;

- учет работы автотранспорта;

2. Рабочее место горного диспетчера:

- формирование наряда на смену экскаваторам;

- учет работы и простоев экскаваторов в течение смены;

- учет работы буровых станков;

3. Рабочее место оператора по учету ГСМ;

4. рабочее место по формированию графиков выхода водителей автосамосвалов;

5. Рабочее место по учету технической готовности автосамосвалов и планированию ТО;

6. Рабочее место маркшейдера:

- подготовка картографических данных;

- формирование сортовых планов для экскаваторов на добыче;

- ввод плановых объемов на месяц по экскаваторам;

- ввод результатов маркшейдерского замера;

7. Рабочее место специалиста по обслуживанию бортового оборудования Системы;

8. Рабочее место руководителя.

ПО рабочего места пользователя (XRTL Explorer)

Клиентские рабочие места обслуживаются приложением XRTL Explorer. Клиенты объединены в группы по характеру их деятельности (администратор, диспетчер автобазы, горный диспетчер, маркшейдер и т.д.).

Вид рабочего места, его функциональность, набор меню и вкладок, доступ к данным и возможность ввода и редактирования (привилегии) определяются администратором системы и отражаются в xrtl-файлах. Первоначальные настройки устанавливаются производителем при инсталляции системы.

По умолчанию создаются четыре группы пользователей: администратор, диспетчер, маркшейдер и пользователь. Для администраторов доступны все функции, для диспетчеров - функции оперативного управления работой автотранспорта и создания отчетов, для маркшейдеров - функции работы с картами и размещения точечных объектов, а для простых пользователей - функции просмотра информации и печати отчетов. Администратор может создавать новые группы пользователей, изменять названия и привилегии и удалять их, а также изменять функциональность рабочих мест (редактируя хrtl-файлы).

"ВИСТ Групп" может оказывать дополнительные услуги предприятию, внедряющему систему "Карьер", по созданию и модификации xrtl-файлов под его конкретные запросы.

Основные функции XRTL Explorer. XRTL Explorer обеспечивает для различных групп пользователей следующие функциональные возможности:

Для диспетчера:

- выдачу сменных заданий водителей и единиц техники;

- печать путевых листов

- обработку картографической информации:

- вывод на экран дисплея одного или несколько окон с векторным планом горных работ карьера (разреза), управление окнами, изменение масштаба и детализации плана разреза, скроллинг окон;

- вывод на план условных значков, соответствующих различным типам машин и объектов, с возможностью установки фильтров по группам объектов, автоматическое обновление изображения при перемещении объектов;

- поиск объекта по его номеру в Системе или символьному имени в окне с картой с центрированием плана относительно данного объекта;

- установку режима автоматического отслеживания в окне с планом одного или нескольких объектов;

- динамическую идентификацию отмеченного объекта и вывод информации о нем из базы данных;

- повторный просмотр запротоколированных данных, например динамическое;

- воспроизведение движения машины по информации, хранимой в базе данных;

- просмотр текущей статистики, в том числе информации о рейсах, нарушениях, простоях и состоянии самосвалов в любой момент времени;

- обмен с водителями текстовыми сообщениями;

- формирование рапортов за смену и месяц по водителям и единицам техники;

- модификацию автоматически созданных рапортов за смену и месяц.

Для администратора:

- обработку первичной информации о самосвалах, водителях, экскаваторах, пунктах разгрузки, точечных объектах, видах грузов и иных мобильных объектах;

- добавление и удаление пользователей системы, изменение их привилегий;

- изменение параметров работы системы;

- обновление устаревшей информации.

Для маркшейдера:

- обработку карты карьера (разреза);

- модификация данных геологической модели.

Для пользователя:

- просмотр статистики работы оборудования;

- построение графиков

- просмотр и печать стандартных отчетов;

- создание и печать дополнительных пользовательских отчетов.

3.5 Развитие и модернизация Системы

На сегодняшний день Система диспетчеризации горно-транспортного комплекса "Карьер" используется на предприятиях России, Украины, Казахстана и Монголии. Число пользователей Системы постоянно растет.

Такое быстрое проникновение Системы на рынок стало возможным благодаря ее высокой эффективности, сравнительно короткому периоду окупаемости, а также технической готовности к ее внедрению всех горных предприятий, использующих в своей работе автосамосвалы Белорусского автомобильного завода.

Дальнейшее развитие Системы направлено на создание на горном предприятии полнофункциональной системы управления горнотранспортным комплексом. Модернизация Системы осуществляется по трем основным направлениям:

- развитие бортового оборудования горнотранспортного комплекса;

- развитие программного обеспечения диспетчерского центра;

- развитие средств организации передачи данных в диспетчерский центр.

Направление развития бортового оборудования связано, в первую очередь, с желанием пользователей и потенциальных заказчиков расширить номенклатуру транспортных средств, включенных в состав системы. По автосамосвалам это подразумевает дальнейшее развитие СКЗиТ для 30-45-тонных БелАЗов и переход к оснащению данного класса машин непосредственно на заводе, а также отработку взаимодействия систем СКЗиТ с бортовыми комплексами автосамосвалов Komatsu и Caterpillar.

Кроме этого развитие бортовых электронных систем автосамосвала БелАЗ идет в настоящее время по пути интеграции автономных систем контроля, управления и диагностики автосамосвала и компания "ВИСТ Групп" как разработчик СКЗиТ и СУТЭП также вовлечена в процесс модернизации этих систем. Элементы такой интегрированной системы были продемонстрированы в 2004 г. на БелАЗе на совещании потребителей ПО "БелАЗ". В рамках этой демонстрации информация с борта самосвала БелАЗа 75131 от систем СКЗиТ и СУТЭП передавалась в диспетчерский центр и распределялась далее по рабочим местам горного диспетчера и механика. В настоящее время отработано также взаимодействие Системы с диагностической системой двигателя Cummins, и теперь информация о состоянии двигателя может быть передана в диспетчерский центр наряду с информацией о загрузке, уровне топлива, давлении в шинах.

В свою очередь, совершенствование систем контроля, управления и диагностики подразумевает постоянное развитие средств измерения. В настоящее время проводятся испытания новых датчиков расхода топлива, нагрузки, оборотов двигателя и целого ряда других датчиков, которые могут быть применены в том числе и для установки на бульдозеры, экскаваторы, локомотивы, погрузчики и другие транспортные средства.

По экскаваторам, бульдозерам, локомотивам в настоящее время проводится анализ и обобщение технических требований со стороны горных предприятий ("ЛуТЭК", "Карельский окатыш", "Полтавский ГОК", "Стойленский ГОК"). В ближайшее время будет выход на полевые испытания бортовых систем.

Вовлечение в систему новых транспортных средств и новых пользователей - служб предприятия подразумевает постоянное развитие программного обеспечения специализированных автоматизированных рабочих мест системы (АРМ): АРМ начальника смены рудоуправления, АРМ начальника смены бурового участка рудоуправления, АРМ директора по производству, АРМ технического директора и др. Эта работа проводится в тесном взаимодействии с заказчиками, начиная от совместного написания ТЗ и до отладки и ввода АРМ в эксплуатацию.

По мере усложнения и наращивания программного обеспечения Системы ужесточаются требования к надежности и бесперебойности его функционирования, а также требования к защите информации и регламентации прав доступа к Системе.

Основные проблемы передачи информации от мобильных объектов в диспетчерский центр заключаются в ограниченной скорости и пропускной способности канала передачи данных, а также качестве радио-покрытия рабочей зоны карьера. С вовлечением в систему новых видов транспортных средств частота опроса каждой единицы техники уменьшается при организации связи традиционным способом "циклического" опроса. В свою очередь, с уменьшением частоты опроса "пропадание" объектов из зоны радио-видимости становится весьма критичным, так как приводит к потере информации о рейсах. Выделение же новых частот для увеличения частоты опроса, как правило, требует дополнительных ресурсов и не всегда возможно.

Адаптация системы диспетчеризации "Карьер", развернутой в ОАО "Южный Кузбасс", под стандарт цифровой связи TETRA решила отчасти две эти общие проблемы и ограничения, присущие организации связи и передачи телеметрической информации на горных предприятиях. Здесь был использован "событийный" подход к организации передачи информации в диспетчерский центр. При таком подходе информация о работе автосамосвала, экскаватора, локомотива передается в диспетчерский центр по мере наступления определенных, присущих данному виду техники, событий. Такими событиями могут быть, например, изменение координат объекта относительно заданного, начало и окончание погрузочного цикла, резкое уменьшение расхода топлива и т.п. Такой подход к передаче данных позволяет сохранять всю значимую информацию о состоянии транспортного средства даже в случаях его попадания в теневую зону. С выходом из теневой зоны информация передается в диспетчерский центр.

Таким образом, в настоящее время для организации передачи данных в системе диспетчеризации "Карьер" могут быть использованы как запросный метод многостанционного доступа с частотно-временным разделением каналов связи, как правило, с использованием нескольких УКВ радиоканалов в 400 МГц диапазоне и скоростью передачи в канале до 9600 бод, так и организация передачи телеметрической информации в транкинговой системе ТЕТРА. Отработана также передача данных с помощью технологии BlueTooth, которая может быть использована для "снятия" информации с бортовых контроллеров системы в пределах ограниченной области, например, автобазы.

Дальнейшее развитие средств передачи данных видится в использовании стандарта GSM там, где использование этой технологии в наибольшей степени отвечает требованиям Заказчика, а также в применении технологий RadioEthernet и MESH, работающих на частотах 2,4 ГГц. Это позволит значительно увеличить количество информации, которое может быть передано по радиоканалу. С использованием этих систем может быть достигнута скорость передачи данных до 10 Мб в секунду, то есть, производительность существенно увеличится -в десятки раз по сравнению с системами со скоростью передачи данных в 1200…9600 бод и с системами с частотой в 900 МГц.

Такое увеличение пропускной способности уменьшит перегрузку телеметрического оборудования на карьерах с большими парками автотранспорта и позволит интенсивно использовать радиоканалы для передачи графической информации, диагностики состояния оборудования, видеонаблюдений. Однако этим системам присущи недостатки, которые могут стать решающими для наших условий. Так, например, для функционирования этих систем требуется большое количество репитеров. Организация охраны для таких узлов связи может стать реальной проблемой для предприятия. Кроме того, не совсем ясен на сегодняшний день вопрос с лицензированием частот диапазона 2,4 ГГц.

Поэтому при развитии системы в указанных направлениях в большинстве случаев достаточными являются уже апробированные средства. В наибольшей степени это относится к стандарту передачи данных ТЕТРА и организация передачи данных "событийным" способом.

Опыт внедрения системы диспетчеризации "Карьер" на ряде угольных разрезов и рудных карьеров подтвердил эффективность разработанной системы организации технической поддержки, в основе которой лежит тесное взаимодействие работников производства и фирмы-разработчика.

С расширением географии внедрения системы диспетчеризации "Карьер" и, в частности, СКЗиТ и СУТЭП, существенно возрастают требования к качеству технического гарантийного и пост-гарантийного обслуживания систем. Для повышения эффективности выполнения данного вида работ планируется открытие дополнительных региональных центров и укрепление кадровых и материально-технических ресурсов уже существующих филиалов. В ближайшем будущем предполагается организовать региональные центры в районе КМА, в Восточной Сибири, открыть Азиатский региональный центр (не исключено, что территориально он будет расположен в Монголии). Это позволит существенно повысить скорость и качество обслуживания пользователей Системы.

В отношении технической поддержки программного обеспечения Системы можно отметить, что сейчас уже почти завершена организация поддержки в режиме "горячей линии". Для этого на специально выделенном сервере создается образ, представляющий собой точные копии систем со всеми настройками, которые эксплуатируются пользователями. Благодаря этому становится возможным как выполнение оперативного тестирования новых программных компонентов, разработанных самими пользователями, так и быстрое выявление причин сбоев в работе ПО. В техническом плане так же, как и в случае поддержки ПО диспетчерского центра, будут развиваться методы удаленной диагностики бортовых программно-аппаратных комплексов. Еще большее внимание будет уделено обучению, и сертификации специалистов в части программного обеспечения и технического обслуживания системы.

Все это позволит пользователям превратить систему диспетчеризации "Карьер" из средства мониторинга работы мобильных объектов в эффективный инструмент управления горно-транспортным комплексом предприятия.

4. Внедрение системы спутниковой GPS-навигации в Куржункульском карьере

Для успешного внедрения Системы на предприятии, в данном случае в Куржункульском карьере, специалистами "ВИСТ-Групп" была продумана и реализована строгая последовательность (этапность) решения этой задачи.

На первом этапе руководителем предприятия (как правило, генеральным директором) издается приказ по предприятию на основании решения технического совета о внедрении Системы. В этом документе указываются сроки подготовки и заключения контракта (договора) с фирмой-разработчиком, ответственные лица, сроки исполнения работ, расписывается штатное расписание на эксплуатационный персонал.

Вторым этапом является составление графика внедрения Системы диспетчеризации, включающего следующие работы:

- оформление пропусков для исполнителей и требования по технике безопасности и охране труда;

- оборудование помещений радиоцентра;

- организация линий связи и частотного плана;

- выделение частот;

- начало монтажа, наладки системы контроля загрузки (СКЗ), компонентов Системы;

- обучение персонала;

- сдача в опытно-промышленную эксплуатацию.

На третьем этапе большое значение имеет организация контроля исполнения приказа и соблюдения утвержденного графика работ. Очень важно организовать эффективный контроль:

- взаимодействия с автоматизированными системами управления (АСУ) цеха технологической диспетчеризации (ЦТД), горно-транспортного цеха (ГТЦ) и маркшейдерской службой;

- предоставления заказчиком необходимых элементов Системы - частоты, антенно-фидерных устройств (АФУ), радиостанции, оргтехники;

- соблюдения технических требований к помещениям и специалистам предприятия-заказчика.

Необходимо помнить о том, что выполнение работ по внедрению Системы в соответствии с утвержденным графиком возможно лишь в случае постоянного контроля за ходом выполнения работ со стороны специалистов предприятия. В наибольшей степени это касается руководителей верхнего уровня, получающих информацию непосредственно из карьера, радиоцентра, диспетчерского центра и т.п. Маркшейдеры предприятия должны обеспечить создание цифровой карты поверхности.

Ответственные лица от предприятия контролируют выполнение подрядных договоров по поставкам оргтехники, оборудования связи, радиостанций, частот, распределительных документов сертификации, обеспечивают подготовку мобильных объектов (автосамосвалов, экскаваторов и пр.) к установке компонентов Системы. При этом составляется график монтажа новых автосамосвалов, издается распоряжение (приказ) по ГТЦ, в котором указывается ответственное лицо и сроки выполнения этих работ. Производится врезка фланцев топливных баков для установки топливомера.

Большое значение для успешной работы имеет организация работы исполнителей от фирмы-разработчика. Здесь должно быть продумано все до мелочей: сроки прибытия специалистов (связистов, программистов, наладчиков, администраторов) на предприятие; организация проживания и питания; доставка на работу и с работы; распределение обязанностей, сроки и обязательства исполнителей; постановка задачи на день и анализ исполнения; оказание помощи со стороны заказчика. Все это позволяет максимально эффективно построить работу специалистов и контролировать каждый этап выполнения задачи.

На следующем этапе производится работа по формированию базы данных, вводу их в Систему, подготовке отчетных документов. При этом проверяется готовность помещений, осуществляется стабилизация электропитания, стабилизация температурного режима путем кондиционирования, заземлении помещения и Системы.

Важным этапом работы при внедрении Системы на предприятии является обучение диспетчеров, водителей и сменных наладчиков. При этом осуществляется предварительное обучение водителей автосамосвалов, на которые установлена Система контроля загрузки (СКЗ), практическое и теоретическое обучение, консультации водителей в процессе эксплуатации Системы.

Высокий уровень качества монтажа и наладки Системы достигается благодаря постоянному контролю выполнения этих работ. При этом сначала выполняется подготовка автосамосвала к выполнению работ (в т.ч. подготовка низковольтных цепей (24 В), проверка комплектности поставки всего необходимого. Проверяется качество монтажа антенного хозяйства, бортовой оснастки, осуществляется программирование радиостанций и обеспечение КСВ. Затем осуществляется запуск Системы и подключение мобильных объектов, что включает в себя: сдачу радиоцентра, проверку ретрансляторов, стабильности радиосвязи мобильных объектов с радиоцентром, контроль включения бортов (мобильных объектов) под радиоцентр. После этого все оформляется актом выполнения монтажных работ.

Прием в эксплуатацию Системы оформляется приказом/ распоряжением по предприятию. Создаются отдельные комиссии по приемке в эксплуатацию мобильных объектов, радиоцентра, ПО, назначаются ответственные лица по предоставлению и обновлению ЦПМ, закрепляются за каждым функциональным объектом администраторы Системы.

Следующий этап - организация эксплуатации Системы и технической поддержки предприятия - подразумевает обеспечение приема, замены и ремонта компонентов в гарантийный период, адаптацию ПО и отчетности в соответствии с потребностями Предприятия, формирование новых задач по развитию Системы, повышение ответственности заказчика за поддержание исправности компонентов автосамосвала, от которых зависит работа Системы, контроль за действиями водителей и реагирование на сообщения Системы или диспетчеров и т.д.

Ввод Системы в опытно-промышленную эксплуатацию предусматривает фиксацию даты ввода в эксплуатацию (начало технической поддержки), обеспечение круглосуточной эксплуатации в соответствии с Руководством, ежесменную обработку и анализ отчетности по работе Системы и т.п. Рекомендуется во время опытно-промышленной эксплуатации вести журнал замечаний и отказов, а также ежедневно проводить технические совещания в горнотранспортном цехе по анализу работы Системы.

Для обеспечения максимально эффективной работы с Системой специалистами "ВИСТ Групп" разработана четкая схема взаимодействия с персоналом предприятия на разных уровнях управленческой иерархии (рисунок 23).

Рисунок 23 Схема взаимодействия персонала предприятия с Системой

Одним из основных моментов при работе персонала предприятия с системой диспетчеризации является четкое распределение обязанностей между специалистами различного профиля. Основные обязанности для некоторых категорий специалистов горного предприятия выглядят следующим образом:

1. Сменный мастер (начальник смены):

- формирование нарядов для экскаваторов и автосамосвалов;

- контроль выполнения работ.

2. Диспетчер карьера / Горный диспетчер:

- выдача сменных заданий экскаваторам;

- распределение автосамосвалов по маршрутам;

- выдача нарядов на ремонты;

- слежение за работой комплекса;

- формирование рапортов;

- занесение информации о выдаче расходных и других материалов.

3. Маркшейдер -геолог:

- формирование, преобразование и обновление карты карьера;

- ввод положения экскаваторов и процентного содержания компонентов по ним.

4. Администратор:

- администрирование базы данных (БД), специального ПО;

- создание новых оконных форм и отчетов;

- резервное копирование и восстановление;

- взаимодействие со службой технической поддержки.

5. Оператор систем верхнего уровня:

Подготовка и импорт данных в системы верхнего уровня.

Для повышения эффективности использования Системы компания-разработчик должна обучить персонал предприятия основным принципам грамотной ее эксплуатации. Только в этом случае возможно с помощью данного продукта добиться усовершенствования погрузочно-транспортного комплекса Предприятия и повышения эффективности его использования. Для решения этой задачи специалистами "ВИСТ Групп" разработана специальная программа обучения для каждой группы пользователей (см. перечисление выше).

Помимо того, что все пользователи должны знать основы работы с Системой и основные окна, каждая группа пользователей должна также обладать определенными навыками. Так, например, администратор должен знать логическую структуру Системы и принципы работы с программным обеспечением Oracle в рамках данной Системы. Он должен уметь создавать базы данных и формировать их структуру, устанавливать и настраивать специальное программное обеспечение, создавать оконные формы и отчеты. Горный диспетчер, работающий с Системой, должен знать основы ее эксплуатации, уметь назначать основные окна, работать с ними, выполнять операции, необходимые для нормального функционирования системы диспетчеризации. От маркшейдеров требуется знание принципов и рекомендаций по подготовке карты, умение выполнять ее преобразование и обновление.

Обязательными условиями сертификации специалистов-пользователей Системы являются успешная сдача тестирования и наличие у претендентов необходимых навыков работы с Системой.

5. Экономическая часть

5.1 Эффективность автоматизированных систем управления промышленным транспортом

Возрастание объемов и сложности промышленного и транспортного производства характеризуется повышением интенсивности и сложности технологических процессов, что приводит к увеличению числа вариантов возможных управленческих решений, а также к сокращению допустимого времени для производства необходимых планово-экономических расчетов и выработки команд. Возрастает поток информации, повышается трудоемкость ее обработки и подготовки данных управленческому аппарату.

Дальнейшее повышение эффективности и качества работы промышленного транспорта возможно на основе применения автоматизированных систем управления (АСУ). Как и всякая автоматизированная система управления производством, АСУ промышленным транспортом предназначена в основном для решения двух групп задач: улучшения управления всей производственно-экономической деятельностью конкретного коллектива; совершенствования оперативного управления отдельными технологическими процессами или видами работы [19].

К задачам первой группы относится прежде всего годовое (текущее) и технико-экономическое планирование, бухгалтерский и статический учет, материально-техническое снабжение, управление кадрами, комплексный анализ результатов производственно-хозяйственной деятельности конкретного коллектива и др. Решение некоторых из них имеет свою специфику на промышленном транспорте, требует собственного программного и информационного обеспечения, другие решаются с помощью известных (стандартных) программ.

Задачи второй группы связаны с оперативным (непрерывным) управлением транспортными и погрузочно-разгрузочными процессами. Их решение полностью определяется особенностями технологии работы промышленного транспорта, спецификой работы отдельных его видов и отраслей промышленности, где этот транспорт применяется.

Решение второй группы задач сразу же дает ощутимый экономический эффект, так как позволяет ликвидировать или существенно уменьшить срывы и задержки в обслуживании перевозками основного производства на предприятиях, уменьшить межоперационные простои транспортных средств, включая транспорт общего пользования, улучшить в целом использование материально-технических, трудовых и топливно-энергетических ресурсов хозяйств промышленного транспорта. При этом достаточно надежда информация, малочислен круг факторов, которые необходимо использовать, что позволяет создать достаточно надежные системы оперативно-производственного планирования и регулирования.

Это зачастую приводит к тому, что руководители и организаторы на промышленном транспорте в первую очередь решают в АСУ текущее задачи. Однако исключение ошибок годовом и технико-экономическом планировании по своему содержанию имеет нередко большее значение, чем в оперативном. Например, правильный расчет и обеспечение среднегодовой потребности в подвижном составе по его видам, типам и сериям на базе моделирования промышленно-транспортного производства на конкретном предприятии позволяет получить годовой экономический эффект в несколько раз больший, чем улучшение оперативного регулирования перевозочного процесса по всем участкам работы, но при допущенных при прогнозировании и годовом планировании серьезных недостатках в наличном количестве и структуре подвижного состава. Таким образом, важным является решение в АСУ задач как первой, так и второй группы.

Основным направлением улучшения организации и управления на базе АСУ всей производственно-экономической деятельности коллектива конкретного хозяйства промышленного транспорта (первая группа задач) следует рассматривать не применение сложившихся традиционных методик решения планово-экономических и других задач на ЭВМ, а разработку и внедрение новых с использованием современных оптимизирующих экономико-математических моделей.

Совершенствование оперативного управления отдельными технологическими процессами или видами работ на промышленном транспорте (решение второй группы задач) может осуществляться как на базе традиционных методов, так и с использованием оптимизационных моделей. При этом основным является правильный выбор критерия оптимальности, своевременное получение и обработка достоверной информации.

АСУ промышленным транспортом является, как правило, составной частью, функциональной подсистемой АСУ предприятием или объединением АСУП (О). Целью внедрения АСУП (О) является увеличение выпуска промышленной продукции, повышение ее качества и снижение издержек производства. В этой связи очень важен глубокий предварительный анализ, в результате которого оцениваются экономические потери из-за недостатков в управлении, определяются их основные причины. Например, на открытых горных разработках любая несогласованность в работе экскаваторных комплексов и транспорта приводит к снижению производительности карьеров нередко на 10 - 20 %. На машиностроительных заводах рабочие основных производственных цехов простаивают 8 - 12 % времени в ожидании подвоза заготовок на обработку или готовых деталей к сборочным линиям. Ведомственный вагонный парк нередко простаивает в ожидании работы 60-70, а локомотивный 25-40% суточного бюджета времени. Использование автомобилей по времени на предприятиях также не превышает 50-60%, в то время как производственные агрегаты простаивают в ожидании транспортного обслуживания. В металлургическом производстве неритмичность подвоза сырья и связанная с этим его перешихтовка приводят к сокращению выплавки чугуна до 20 тыс.т в год на одном предприятии и значительному перерасходу кокса.

Все потери, особенно в промышленности, связанные с недостатками транспортного обслуживания, можно разделить на зависящие от объемов и от качества работы магистрального и промышленного транспорта. Те и другие обусловлены, во-первых, несовершенством экономических, организационно-распорядительных и социально-психологических методов управления, во-вторых, недостаточной информированностью оперативно-производственного персонала (отсутствие или запаздывание сведений о подходе груженых или порожних транспортных средств, месте их нахождения, ситуации на складах, фактическом ритме работы производственных агрегатов, результатах работы за предыдущий период и др.) и, в-третьих, невозможностью в короткий период времени выбрать оптимальное решение по управлению транспортом. Внедрение АСУ ликвидирует два последних недостатка. При этом наибольшие результаты достигаются при одновременном совершенствовании методов и структур управления.

Создание АСУ промышленным транспортом требует единовременных затрат (на разработку проекта, приобретение необходимого комплекса технических средств, проведение строительно-монтажных работ и последующих эксплуатационных расходов (на заработную плату, электроэнергию, содержание и амортизацию оборудования и др.)). Основным показателем экономической целесообразности создания и внедрения АСУ конкретным хозяйством промышленного транспорта является срок окупаемости единовременных затрат. Величина годового экономического эффекта от создания АСУ промышленным транспортом определяется: увеличением выпуска и повышением качества конечной промышленной продукции за счет более рационального транспортного обслуживания действующих производственных мощностей; ускорением отправки готовой продукции потребителям, более полным выполнением договорных обязательств по поставкам, повышением сохранности грузов; улучшением взаимодействия промышленного транспорта с различными видами транспорта общего пользования; улучшением эксплуатационной работы непосредственно на промышленном транспорте.