Переход от традиционного способа добычи полезных ископаемых к автономному

Из интервью Макса Астранда, ведущего инженера швейцарской корпорации "ABB" для портала CIMMagazine

Photo Pixabay

За автономной добычей полезных ископаемых будущее. Однако на пути внедрения данной технологии имеется множество препятствий. Одним из основных препятствий является то, что на многих предприятиях горнодобывающей отрасли планирование работ все еще производится традиционными способами.

Ведущий инженер по исследованиям и разработкам швейцарской технологической корпорации “ABB” Макс Астранд в своем новом исследовании “Краткосрочное планирование на подземных горных работах: Промышленное применение программирования в ограничениях” рассказал о том, как автоматизация краткосрочного планирования может повлиять на эффективность процесса добычи полезного ископаемого.

Под программированием в ограничениях понимается парадигма программирования, в которой отношения между переменными указываются в форме ограничений.

Благодаря составлению краткосрочного плана-графика добычи удается получить основу для оперативных планов по отработке месторождения. Такое краткосрочное планирование позволяет добиться большей точности и в долгосрочном планировании, что, в свою очередь, позволяет наладить бесперебойную добычу полезного ископаемого на предприятии.

Краткосрочное планирование все еще остается одним из самых сложных видов планирования в общей цепочке ведения горных работ. Хотя современные горнодобывающие компании все чаще применяют в своей работе автоматическое и полуавтоматическое оборудование, планирование, особенно краткосрочное, осуществляется чаще традиционными способами, а значит оно больше всего подвержено возникновению ошибок из-за человеческого фактора, отнимая при этом много времени у линейного персонала.

Исследования Макса Астранда направлены на то, чтобы полностью автоматизировать процесс планирования. Это позволит минимизировать время нахождения оптимального решения и максимально снизить риск возникновения ошибок. Ученый утверждает, что благодаря автоматизации процесса планирования горные инженеры смогут намного быстрее реагировать на такие нарушения как поломка оборудования и другие задержки в выполнении поставленных задач и быстрее вносить нужные коррективы в план добычи полезного ископаемого.

Результатом научного исследования М. Астранда является алгоритм планирования подземных горных работ, в котором используется технология искусственного интеллекта и анализа данных, а также метод «программирование с ограничениями», который не является чем-то новым и часто применяется для планирования промышленных процессов в других отраслях производства.

Метод программирования в ограничениях позволяет решить задачу с учетом всех ограничений, которым должно удовлетворять решение. Используемый при этом алгоритм находит заданные ограничения для уменьшения количества возможных решений, что сокращает количество действий, которые нужно совершить для решения задачи. Выводы, сделанные из первого решения, распространяются на все последующие решения до тех пор, пока не будет найдено решение, удовлетворяющее всем имеющимся ограничениям. Поэтому программирование в ограничениях является методом, который подходит для решения сложных комбинаторных задач в различных областях человеческой деятельности.

В своей работе Астранд приводит в пример использования программирования в ограничениях для автоматизации распределения выходов на посадку в аэропорту Гонконга. Эта же парадигма программирования используется при планировании в одном из крупнейших центров контейнерных перевозок в Сингапуре и при составлении ежедневного расписания для железнодорожной государственной системы Нидерландов.

Астранд утверждает, что благодаря поиску решений данным методом можно не только быстро планировать процессы, но и экономично использовать имеющиеся в наличии ресурсы. Применение программирования в ограничениях позволит компании автоматизировать составление расписания для сотен видов различных видов деятельности всего за несколько секунд без возникновения конфликтов ресурсов, в то время как на планирование традиционными методами уходят часы.

По словам Астранда, программирование в ограничениях поспособствует повышению производительности горных работ на 12%. Поскольку в горнодобывающей отрасли производительность имеет большое значение, то планирование с применением этого метода может поспособствовать тому, что шахта будет оставаться рентабельной даже в условиях роста затрат.

При планировании разработки месторождений в горнодобывающей отрасли без ошибок обойтись просто невозможно, поскольку на выполнение планов влияет большое количество факторов. А ручное планирование добавляет в эти планы еще больше ошибок. Если тщательно проанализировать всю цепочку действий по добыче того или иного полезного ископаемого, можно обнаружить много упущенных возможностей, своевременное выявление которых способно существенно повлиять в лучшую сторону на весь производственный процесс на горнодобывающем предприятии.

Создание хорошо отлаженных алгоритмов составления расписаний подводит шахты к полной автоматизации подземных горных работ. Благодаря разработке, наладке и внедрению автоматизированного планирования горных работ горнодобывающие предприятия становятся на шаг ближе к созданию полностью автономного горного производства.

Оригинал статьи: https://magazine.cim.org/en/news/2021/the-pursuit-of-autonomous-mining-en/