Интеллектуальные решения могут произвести революцию в горнодобывающей промышленности за счет увеличения производительности, снижения затрат, повышения безопасности и сведения к минимуму воздействия на окружающую среду. «ЭПР» спросила экспертов, когда станут умными российские шахты.

— Когда в РФ шахты станут «умными» и какие проблемы стоят на пути внедрения безлюдных технологий, роботизированных систем и алгоритмов искусственного интеллекта?

Александр Николаев, кандидат технических наук, доцент кафедры горной электромеханики ПНИПУ, директор Регионального центра инжиниринга:

«Понятие «искусственный интеллект» постепенно входит в наш лексикон и становится обыденным. Связано это с тем, что во всех сферах промышленности и быта внедряют эти технологии. Горная промышленность не становится исключением. Основная задача ИИ, которую хотят видеть промышленники, — это повышение безопасности и производительности. В связи с этим и исследования для применения ИИ направлены на такие сферы, как «безлюдная добыча», т.е. когда в добычных комбайнах отсутствуют люди и этим исключается опасность для жизни горнорабочих.

При этом будет соблюдаться точность при проходке по требуемой траектории добычного комбайна (при комбайновом способе), что также, несомненно, важно и с точки зрения количества добываемого полезного ископаемого (отработка именно той части пласта, где расположено, не забирая «хвосты»), и с точки зрения возможной аварии — например, повреждение водозащитной толщи, которая может привести к затоплению рудника (если мы говорим про калийные рудники). Для газоносных рудников и шахт особое внимание уделяется выбросам газа (газодинамическим явлениям), которые также необходимо прогнозировать и обеспечивать безопасность при их проявлении.

Также следует учитывать, что 30–50% электроэнергии, потребляемой на горных предприятиях, расходуется на проветривание. При «безлюдной добыче» на проветривание необходимо будет тратить меньше. Именно меньше, а не полностью исключать этот процесс, так как взрывоопасные газы надо разбавлять и удалять из зоны работы техники. Но это в разы снизит затраты электроэнергии на проветривание.

Вообще, применение ИИ ограничивается только тем, что его нельзя использовать в областях неисследованных. Простыми словами, если ИИ не обучили, что ему делать, например, в случае пожара, то он ничего сделать не сможет. Специально для обучения ИИ пожар, по понятным причинам, на шахте никто устраивать не будет.

Поэтому основная и самая сложная задача — описать математически процессы и объекты на шахте, верифицировать их с реальными и, после того как будет доказано, что модель адекватная, обучить ее всевозможным событиям. Тогда она будет справляться с аварийными ситуациями и сможет повысить эффективность добычи. При этом, на мой взгляд, абсолютно точно никуда не уйдет потребность в людях, специалистах, работающих на производстве, так как для грамотной интерпретации полученных данных, для их анализа точно нужен человек.

Считаю, что ИИ будет полезен людям в таких сферах, как поиск (геология), разработка (геодезия) и сама добыча, поскольку механизм анализирует большой объем данных и выдает рекомендательные выгрузки на основе предиктивной аналитики. Поэтому ИИ позволит решить вопросы безопасности и эффективности добычи полезных ископаемых.

Примеры использования ИИ в горной отрасли уже есть. Они связаны с использованием беспилотных самосвалов (на карьерах), в поисковых исследованиях по обнаружению полезного ископаемого и других операциях, где требуется обработка большого объема данных для последующего принятия рекомендательного решения».


Александр Бабенко, доктор технических наук, профессор кафедры автоматики и компьютерных технологий Уральского государственного горного университета:

«Степень «умности» горного предприятия с подземным способом добычи полезного ископаемого (шахты и рудники) определяется нормативными документами, требования которых являются обязательными для владельцев и заставляют их тратить финансовые ресурсы. Шахты в основном используются при угледобыче, рудники — при добыче металлических руд, солей и пр.

«Умность» шахты — это не самоцель. Цель же — повышение производительности при снижении аварийности, что достигается технологическими схемами и оборудованием, а также автоматизированными системами управления промышленной безопасностью.

В настоящее время угольные шахты являются значительно более «умными», чем рудники.

В РФ выпускается несколько автоматизированных информационно-измерительных и управляющих систем, которые соответствуют мировым стандартам, а по некоторым параметрам даже их превосходят. Это отечественные системы с собственным программным обеспечением (ООО «ИНГОРТЕХ», НПФ «Гранч» и др.). Они обеспечивают глубокий «ввод» интернета под землю, развитую сенсорику, непрерывное определение положения и состояния работников, контролируют аэрогазовую обстановку в шахте, склонность горного массива к геодинамическим проявлениям и пр.

Для этого применяется высокопроизводительное технологическое оборудование, обладающее своим «интеллектом» в виде автоматических информационно-измерительных систем. Они способны дать значительный эффект при взаимодействии с применяемыми в настоящее время производственными, технологическими и информационными системами, исчерпавшими потенциал внутреннего развития.

Результатом такого взаимодействия может стать создание «цифровых двойников» шахт, что в свою очередь подразумевает значительные вложения в развитие отраслевых информационных технологий: моделей нестационарных нелинейных горно-геологических и горно-технологических объектов очень высокой размерности, высокопроизводительных вычислений, суррогатных моделей, глубокого обучения, больших данных, всережимных коммуникационных систем и т.д.

Это не просто деньги, а очень большие деньги. Такие расходы зачастую находятся вне интересов владельцев частных производственных активов.

В этой связи было бы интересно сравнить сложившуюся ситуацию с тем, как данная научная сфера финансируется в КНР, Австралии и других странах.

Надо отдавать себе отчет о текущем состоянии дел: разрушена централизованная отраслевая наука с безвозвратной потерей научных коллективов и школ, отсутствует необходимое финансирование соответствующих НИОКТР, нет явно сформулированных и научно обоснованных целей и задач — то есть концепции «умной» шахты, которая была бы ориентирована на повышение производительности и безопасности, а не на прибыль.

Определенную работу в этом направлении делают в рамках Технического комитета по стандартизации ТК269 «Горное дело» ИКОН РАН, ООО «ИНГОРТЕХ», НПФ «Гранч» и другие предприятия, а также ведущие отраслевые вузы РФ — Уральский государственный горный университет, Санкт-Петербургский горный университет, Университет науки и технологий МИСИС и другие».


Ирина Ганиева, директор НОЦ «Кузбасс-Донбасс»:

«Интеллектуальные горные предприятия имеют потенциал стать ключевым элементом экономики страны, способным повысить ее эффективность и устойчивость, поскольку такие предприятия используют самые передовые отечественные технологии и методы. Это может привести к увеличению объемов производства, снижению издержек и улучшению условий труда для работников. «Умные» — безлюдные — шахты также будут способствовать сокращению воздействия на окружающую среду благодаря использованию экологически чистых технологий и методов добычи, что может помочь уменьшить загрязнение воды и воздуха, а также сократить количество отходов — пыли, шлама и др.

Научно-образовательный центр «Кузбасс-Донбасс» последовательно движется в сторону разработки технологий для безлюдной добычи угля как открытым, так и закрытым способом. Один из флагманских проектов в этом направлении — беспилотный карьерный самосвал, который на площадке компании «КАМАЗ» разрабатывает КузГТУ совместно с МГТУ им. Н.Э. Баумана. Работа ведется в том числе в рамках комплексной научно-технической программы «Чистый уголь — зеленый Кузбасс». К настоящему моменту создана уже целая линейка самосвалов различной грузоподъемности: 90, 125, 220 и 240 тонн.

На российском рынке подобных разработок нет — мы стали первыми разработчиками. На реализацию этого проекта из федерального бюджета выделено более 1,5 млрд рублей. Со своей стороны «КАМАЗ» вкладывает в создание беспилотных самосвалов сумму, в два раза превышающую федеральное финансирование. Безусловно, в НОЦ ведется разработка и других продуктов и технологий, способствующих созданию «умного» горного производства. Среди них — лазерная траектория управления техникой в шахтах.

При этом главной проблемой по переходу предприятий на безлюдные отечественные технологии остается отсутствие площадки для их испытаний в реальных условиях. В связи с этим обостряется вопрос создания экспериментального полигона. Сегодня в фокусе внимания НОЦ «Кузбасс-Донбасс» и региона в целом — формирование испытательного полигона для разработанных кузбасскими учеными и инженерами технологий с последующим оперативным внедрением их в реальную экономику.

Несомненно, такому проекту необходима основательная государственная поддержка, поскольку новая инфраструктура требует больших вложений. В том случае, если нам удастся создать экспериментальный полигон с реальными производственными условиями (а мы активно прорабатываем этот вопрос), умные технологии смогут быстрее войти в работу действующих шахт».