В выжженной солнцем австралийской глухомани образцово-показательная бригада роботов-горняков денно и нощно выгрызает из матушки-Земли сотни тысяч тонн железной руды. По интеллекту трудягам не сравниться с шахматистом Deep Blue. Зато с дисциплиной у них полный порядок!
KOMATSU 930E-4AT: карьерный самосвал (слева). Грузоподъемность - 290 т // Масса - 202 т // Двигатель - 16-цилиндровый турбодизель объемом 60 л // Мощность - 2700 л.с. // Максимальная скорость при полной загрузке - 64,3 км/ч // Длина - 15,32 м Ширина - 8,69 Ï// Высота - 7,32 м.
KOMATSU PC5500: экскаватор с обратной лопатой (справа) // Масса - 525 т // Двигатели - два 12-цилиндровых турбодизеля объемом 38 л
// Мощность - 2 х 1260 л.с. // Стрела - 11 м // Рукоять - 5,1 м // Объем ковша - 28 м3
KOMATSU GD825: автогрейдер Масса - 26 т // Двигатель - 6-цилиндровый турбодизель объемом 15 л // Мощность - 284 л.с. // Максимальная скорость - 45 км/ч
TEREX REEDRILL SCH5000: буровая установка Диаметр шурфа - до 152 мм // Масса - 20 т // Двигатель - дизель Caterpillar // Мощность - 310 л.с.
Не доверяйте gps SPS с рабочей частотой 1575.42 MHz (или по-другому – L1) предназначен для гражданского использования, а PPS – вотчина военных. Погрешность определения координат при использовании пакета L1 – несколько метров. Для слаженной работы десятков роботов без участия человека необходима куда большая точность позиционирования. Системы типа Real-Time Kinematic (RTK)
фиксируют положение движущихся объектов с точностью до 1–2 см. В основе RTK лежит неподвижная референсная станция, положение которой точно определено. Она принимает собственные GPS-координаты и вычисляет погрешность показаний спутниковой навигации. Информация о погрешности направляется всем периферийным точкам (читай – беспилотным машинам), чтобы они внесли соответствующие коррективы в данные о своем местоположении
Цифровой ковбой Локомотив GE Dash 9 весит 193 т и развивает мощность 4390 л.с. Очень скоро этот табун тоже станет пасти компьютер
Во все времена нелегкий
труд шахтеров считался одним из самых опасных и неблагодарных. Увечья, силикоз,
заброшенные бумтауны и семейные трагедии – постоянные спутники этой профессии. Не
зря легендарные «16 тонн» Мерла Трэвиса до сих пор выбивают скупую слезу у
работяг, заполняющих вечерами бары горняцких поселков от Аляски до Южной
Африки. Но уже очень скоро у многих из них появится возможность сменить тяжелые
брезентовые робы и каски на белые офисные рубашки. В этом уверены специалисты
горнодобывающей компании Rio Tinto, разработавшие и уже внедрившие в жизнь
полуфантастический проект Mine of the Future.
В
западноавстралийской Пилбаре, где стрелку компаса сводят с ума богатейшие
залежи железа, а человека– жара, уже более года вместо людей
круглосуточно вкалывают роботы. За пятью гигантскими самосвалами Komatsu
930Е-4АТ грузоподъемностью 290т, дизель-гидравлическим экскаватором
PC5500, гусеничным бульдозером D475A, его колесным собратом WD900 и грейдером
GD825 присматривают операторы, находящиеся в 1000 км от разреза
Вест-Анджелас – в Перте. Скоро к ним добавятся четыре
тепловоза-беспилотника GE Dash 9, которые будут водить составы из
230 думпкаров по 420-км ветке до морских терминалов Дампьер
и Кейп-Ламберт на скорости до 80 км/ч. А конечная цель
проекта – полная роботизация всех месторождений Пилбары – Хаммерсли,
Хоуп-Даунс, Чаннар, Истерн-Рейндж и Меса-Джей.
Цена
ошибки
Для начала
представим себе, как функционирует обычное месторождение в Пилбаре.
Крайне редко бывает, чтобы полезные ископаемые выходили прямо на поверхность.
Чтобы добраться до рудного тела, необходимо предварительно вскрыть и вывезти в
отвалы пустую породу, покрывающую месторождение, причем для добычи 1 т
руды в среднем приходится вывозить 3–6 т (а в отдельных случаях – до
25т!) породы. Объемы добычи руды напрямую зависят от объемов вскрыши, и
именно поэтому на вскрышных работах задействованы самые большие самосвалы и
экскаваторы.
Предварительно
разведанный и размеченный горными инженерами – марк-шейдерами–
участок превращается в некое подобие дуршлага: мощные буровые станки забуривают
в предназначенном к взрыву блоке породы десятки и сотни взрывных скважин,
расположенных в строго определенном порядке. Взрывники при помощи
специального «зарядного автомобиля» заполняют подготовленные скважины
взрывчатым веществом, устанавливают и соединяют в единую цепь
детонаторы, после чего устраивают маленькое землетрясение, в результате
которого прочный скальный массив превращается в груду обломков. Затем в
забой прибывают огромный экскаватор и бульдозеры. Бульдозеры зачищают
площадку для работы экскаватора, а грейдеры формируют более-менее ровные
дороги. Далее в дело вступают гигантские карьерные самосвалы Komatsu 930Е-4АТ и
дизель-гидравлический экскаватор PC5500. Один за другим самосвалы подъезжают на
место погрузки, принимают в свой кузовок привычные 290 т и отправляются для
разгрузки на отвалы – рукотворные горы, непременный атрибут любого
горнодобывающего предприятия.
Когда
освобождается доступ к рудному телу – взрыв повторяется, после чего карьерные
самосвалы несколько меньшей грузоподъемности начинают вывозить руду на
обогатительную фабрику, где ее размалывают в однородную массу и предварительно
очищают от примесей. Обогащенную руду отправляют на рудный склад, откуда
роторным экскаватором перегружают в вагоны. Чуть больше трех часов необходимо
для загрузки 2,5-км поезда, и вскоре стальная змея массой около
26 000 т, грохоча, устремляется к морю. Там руда грузится в трюмы
кораблей-рудовозов, которые уже через неделю встанут на рейде одного из
японских, китайских или южнокорейских терминалов. Еще через пару дней она
превратится в сортовой прокат.
В этом
процессе задействованы сотни людей и десятки тяжелых механизмов, которые
обязаны работать по жесткому графику, и это при температуре +50°С
и висящем над дорогой облаке рыжей пыли, которое не в силах прибить к
земле даже поливальная машина. Кабины современных бульдозеров, карьерных
самосвалов и экскаваторов оснащены кондиционерами, атермальными стеклами,
удобными сиденьями, но даже они не в силах полностью избавить операторов
от шума и вибрации. Очень напряженная и при этом монотонная работа приводит к
быстрому утомлению, а следовательно – и к ошибкам. Но любая
ошибка в разрезе, где в ограниченном пространстве с максимальной интенсивностью
работает множество многотонных машин, может привести не только к серьезной
аварии, но и к трагедии. Подавляющее большинство аварий на открытых горных
разработках происходит по причине пресловутого «человеческого фактора».
Водитель –
лишний
Идея об
автоматизации технологических процессов при открытой разработке месторождений
пришла в голову инженерам Komatsu в конце 1990-х. В их активе имелась
система Vehicle Health Monitoring System (VHMS), представляющая собой бортовой
комплекс устройств диагностики узлов и систем карьерного самосвала
в сочетании с постоянным двусторонним каналом связи между машиной и
оператором сервисной службы. Технический персонал смог получать упреждающую
информацию о состоянии систем и прогнозировать, какие узлы и в какой срок
потребуют замены или обслуживания. Если японцам удалось научить машину
жаловаться на свое здоровье, то почему бы не пойти дальше – доверить
электронике руль и педали? Для решения этой задачи Komatsu приобрела
американскую компанию Modular Mining Systems, и к 2005 году
первые роботы-самосвалы, оснащенные фирменной технологией FrontRunner,
поступили на обкатку в чилийские медные карьеры компании Codelco.
В декабре
2008 года Rio Tinto и Komatsu запустили бета-версию Mine of the Future на
площадке А разреза Вест-Анджелас. Каждый 930Е-4АТ в Пилбаре оснащен
телекамерами, радарами, лазерными дальномерами, GPS-навигацией, беспроводной
связью и системой распознавания препятствий. Управление машиной полностью
возложено на компьютер; оператор лишь наблюдает за работой самосвала.
Искусственный интеллект FrontRunner способен запоминать рельеф местности,
формируя виртуальную трехмерную карту. Шестиколесные монстры снуют по площадке
со скоростью более 50 км/ч, что почти вдвое выше, чем у бывалых
водителей. Столкновения и заторы здесь невозможны: точность ориентации
роботов-самосвалов во времени и пространстве почти хирургическая – всего
1–2 см отклонения от заданных координат!
Зона погрузки
поделена на виртуальные секторы. Поднятый ковш экскаватора дает сигнал
очередному самосвалу – давай сюда! Кстати, чилийский опыт Komatsu показал, что
управление экскаватором все еще невозможно без опытного оператора
в кабине, но вскоре и его место займет искусственный разум. Бульдозеры
и грейдеры уже управляются дистанционно из операционного центра
в Перте. Центр связан с Пилбарой дублированным оптическим кабелем и
резервным спутниковым каналом. В его кондиционированных помещениях
320 операторов визуально контролируют работу всех машин через 440
мониторов. Единственным пилотируемым звеном процесса остается перевозка руды
к морю – Rio Tinto приступит к роботизации своей железнодорожной сети
через пару лет.
Далее –
везде
Еще одно
выдающееся технологическое достижение в рамках проекта Mine of the Future –
автоматизация сложнейшего процесса бурения взрывных скважин для вскрыши породы.
Старинный партнер Rio Tinto компания Terex Mining, специализирующаяся на
буровом оборудовании, разработала для роторных буровых станков SKSS и SKF
программное обеспечение и комплекс телематики, базирующийся на
GPS-позиционировании. Четыре гусеничных агрегата, оснащенных пневматическими компрессорами высокого
давления Sullair 1,500CFM, позволяют использовать для бурения не только
обычный вращающийся бур, но и погружной пневмомолот. Буровой робот может
вгрызаться в породу на 6 м/ч быстрее, чем такая же машина с оператором
в кабине. Скважины автоматически укрепляются и расширяются снизу вверх,
от забоя к устью, для более эффективного подрыва заряда.
Ученые из
Университета Сиднея, сотрудничающие с Rio Tinto, считают, что через пару лет
смогут автоматизировать геологоразведку – сакральный процесс, немыслимый
ранее без участия человека. Если раньше для оценки конфигурации, объема рудного
тела и содержания железа в нем требовалось сделать тысячи скважин,
отправить поднятый керн в лабораторию и через пару месяцев получить
заключение, то скоро вся эта рутинная работа будет занимать секунды. Для этого
будут разработаны мобильные лаборатории, буквально видящие сквозь землю и не
требующие трудоемкого бурения.
У Rio Tinto и ее партнеров масса работы. Вскоре в Вест-Анджелас
доставят еще 17 роботов Komatsu 930Е-4АТ, пять бульдозеров, четыре грейдера
и три буровых станка. Руды в этом районе хватит на несколько десятков
лет – стоимость разведанных запасов составляет более $140 млрд. Очереди на
освоение ждут и богатейшие месторождения Парабурду, Маранду, Брокман и
Янди. И это – не считая залежей бокситов, меди и редкоземельных металлов, спрос
на которые стабильно растет. Климат в Западной Австралии вряд ли изменится, а
значит, у компании нет другого пути, кроме дальнейшей автоматизации добычи.
По мнению
главного технолога Rio Tinto Джона Макгэга, намеченное к 2016 году утроение
объема добычи железной руды в Пилбаре невозможно в рамках традиционных
технологий.
Автоматизация рабочих процессов через пять лет позволит компании производить
отгрузку почти двух миллионов тонн железной руды в сутки и безболезненно
реагировать на резкие колебания спроса.
В случае
остановки производства роботы не выйдут на забастовку с требованиями сохранения
социальных гарантий. Им не надо оплачивать больничные, сверхурочные, ночные
смены и отпуска. Их можно успокоить простым нажатием кнопки.
Кроме
того, в последние годы у Rio Tinto и других компаний проблема найма
квалифицированного персонала для работы в забытых богом и людьми медвежьих
уголках Австралии стала одной из первых по значимости.
Солидные $20 000 за двухнедельную вахту, которые
получают машинисты локомотивов, не способны заманить молодежь, а опытные
старики потихоньку выходят из строя. Одновременно усложнение техники и
компьютеризация всего и вся требует притока свежих мозгов. Былой престиж и
романтика работы по методу FIFO (fly-in-fly-out – прилетел–улетел) в XXI веке
безнадежно померкли – раскаленной сковородке провинциальной Пилбары юные
австралийцы предпочитают прохладу городских офисов.
Зарегистрируйтесь сейчас и получите 100 баллов себе на счет! А разместив ссылку на этот материал Вы получите дополнительные баллы за каждый переход по ней. Подробнее об условиях акции читайте в правилах.
