Бизнес давно плотно взаимодействует с образовательными учреждениями, и не только в рамках подготовки кадров: вузы активно способствуют развитию промышленных производств, решая их нетривиальные задачи, требующие масштабной исследовательской работы. Уральский государственный горный университет реализует десятки проектов в части повышения производительности горнодобывающего оборудования, цифровизации и автоматизации технологических процессов. Взаимовыгодные партнерские отношения позволяют не только закрывать конкретные потребности отрасли, но и развивать материально-техническую базу вуза и наращивать научные компетенции.

Запросы рынка

Некоторые вызовы и вопросы, стоящие перед российской горнодобывающей отраслью, сохраняются еще с советского периода. Причем на зарубежных производствах есть технологии, полностью или частично решающие их. Сократить этот разрыв, особенно в нынешних экономических условиях, важно как для повышения производительности российских предприятий и их технологической самостоятельности, так и для развития отрасли и науки в целом.

Уральский горный университет — одно из ведущих образовательных и научных учреждений в отрасли, к которому бизнес обращается с различными задачами: совершенствование технологических процессов, их цифровизация и автоматизация, обратное проектирование, повышение производительности оборудования и многие другие. Сейчас вуз активно работает над проектами, инициированными по запросам предприятий.

Например, для снижения рисков аварий в зоне многолетнемерзлых пород создает систему геокриологического мониторинга, которая может прогнозировать температурные изменения грунтов и предупреждать об их таянии. Чтобы доказать возможность снижения массы элементов рабочего оборудования экскаваторов «Уралмашзавода», ученые разработали соответствующую математическую модель расчета усилий. Для разработки эффективных схем функционирования узлов горно-шахтной техники и оборудования УГГУ совместно с компанией «Гидронт» проектирует уникальный автоматизированный гидравлический стенд, который обеспечит проведение качественных испытаний гидравлических элементов в высоком темпе, исключит влияние человеческого фактора и снизит уровень брака поставляемой продукции.

В этом году к сотрудникам кафедры автоматики и компьютерных технологий обратилась компания «Полиметалл» с задачей повысить эффективность шаровых мельниц на производстве. На добывающем предприятии мельница с помощью шарообразных тел разной плотности и размера измельчает золотосодержащую руду. Во время этого процесса часть породы перемалывается и поступает дальше, а часть возвращается. Но дистанционно, без специального оборудования определить текущую загрузку мельницы практически невозможно, что не позволяет эффективно управлять ее работой.

«Контроль загрузки мельницы — задача нетривиальная, которая остается актуальной с 60-х годов прошлого века. Обычно работники ориентируются на звук: если мельница стучит, значит, мало породы — нужно догрузить. При таком подходе все зависит от человеческого фактора, а предприятию важно точно понимать, сколько в мельнице шаров, породы и воды. Поэтому на производстве стремятся автоматизировать эти процессы, сделать их более управляемыми. От этого зависят показатели эффективности и производительности всей фабрики»,— пояснил заведующий кафедрой автоматики и компьютерных технологий Владимир Бочков.

Для решения задачи ученые предложили внедрить цифровую систему оценки количества руды, воды и шаров. За основу планируется взять SCADA-систему, которая умеет собирать информацию с датчиков звука, вибрации и данные с двигателя мельницы, но не расшифровывать ее. Для обработки этих сведений ученые разработают алгоритм на основе математической модели с элементами искусственного интеллекта (ИИ), нейросети и машинного оборудования — это позволит учитывать данные о загрузке и экспертный опыт специалистов, накопленный в процессе работы.

«Такой виртуальный помощник позволит не только анализировать уровень загрузки мельниц по различным параметрам и обрабатывать эти данные с помощью заложенных в него алгоритмов, но и давать сотрудникам предприятия рекомендации, как действовать в той или иной ситуации, чтобы избежать поломки»,— отметил Владимир Бочков. По его словам, подобная система не только повысит производительность и безопасность предприятия, но и поможет новым работникам быстро адаптироваться и избежать ошибок в управлении мельницей. Завершить исследования планируется в 2025 году.

Для контроля рабочих процессов внутри мельницы ученые предложили разместить в ней видеокамеры. Как рассказали в пресс-службе вуза, подобную технологию очень сложно реализовать на практике, поэтому она не получила широкого распространения — отдельные примеры использования есть только за рубежом. УГГУ намерен самостоятельно заняться разработкой системы видеонаблюдения с учетом конкретных производственных условий, в частности предусмотреть способы защиты видеокамеры, внутреннюю подсветку и другие нюансы.

В лучших условиях

Для выполнения исследовательских задач руководство вуза ежегодно тратит порядка 100 млн руб. на развитие необходимой инфраструктуры, обновление лабораторной базы и приобретение оборудования. Средства для этого выделяются как в рамках программы «Приоритет — 2030», так и индустриальными партнерами.

«Все перечисленные выше проекты будут реализовываться на базе обновленной лаборатории микроэлектроники, систем автоматизированного управления и передачи данных, которая была открыта в УГГУ при содействии “Полиметалла”»,— отметили в пресс-службе УГГУ.

Новая лаборатория оборудована учебными стендами по микроэлектронике, электротехнике и системам передачи данных. А для проведения исследований в области автоматизации горного оборудования специально была приобретена шаровая мельница Бонда. С ее помощью ученые будут опробовать разрабатываемые технологии. Кроме того, в лаборатории установили современное оборудование для создания автоматизированных систем управления с использованием контроллеров «Овен» и Siemens, модели которых используются на реальных предприятиях и будут полезны в рамках образовательного процесса и проведения научных работ.

На грантовые средства программы «Приоритет — 2030» УГГУ приобрел лазерный 3D-сканер GreenValley LiGrip H300. Он позволяет проводить измерения и создавать цифровые модели объектов как на поверхности, так и под землей. С помощью сканера ученые планируют исследовать внутреннюю поверхность шаровой мельницы при разработке технологии автоматизации контроля ее загрузки. Кроме того, «Золото Северного Урала» (входит в «Полиметалл») предложило оцифровать отвалы промышленных отходов предприятия и создать 3D-модель этих участков, что позволит точнее осуществлять экомониторинг, планировать вовлечение отвалов в повторную переработку и проводить работы по рекультивации.

Приобретенный сканер будет использован и для 3D-сканирования зданий и площадок университета и создания цифровой модели вуза. «Цифровая информационная модель поможет проводить адекватную оценку фактического состояния имущественного комплекса, планировать проектировочные, ремонтные, монтажные работы и реконструкции. Кроме того, необходимость перехода на технологии цифрового информационного моделирования закреплена в постановлении правительства РФ»,— подчеркнули в УГГУ.

За последние годы объем научных исследований вуза вырос более чем на 20%. «Это позволяет подтвердить статус важного отраслевого научного центра, расширить список предприятий-партнеров и воспитать новое поколение молодых ученых, ведь в составе большинства научных коллективов работают студенты, магистранты и аспиранты,— пояснили в пресс-службе.— По итогу реализации исследовательских проектов горнодобывающая отрасль и предприятия получают технологические решения, которые отражают логику их развития: упор на цифровизацию, автоматизацию и развитие безлюдных технологий с целью безопасности ведения горных работ, минимизация экологического ущерба, наносимого окружающей среде промышленностью, и другие».

ФГБОУ ВО «УГГУ»

Реклама