Возможно ли осуществить впечатляющие зарубежные проекты в условиях локдауна? Можно ли запустить горнодобывающую машину с расстояния 7 тысяч километров, работая онлайн? Можно! Об этом расскажет Кароль Бартоджей, директор по развитию электрического сегмента компании Elgór + Hansen SA (Группа FAMUR), активно участвовавший в реализации проекта внедрения очистного механизированного комплекса Mikrus (Микрус) в Китае.
В 2020 году пандемия диаметрально изменила экономическую реальность многих предпринимателей во всём мире. Большинство работодателей научились управлять своими коллективами так, чтобы иметь возможность продолжать работать на своих рынках, несмотря на возникающие угрозы и ограничения. Но что если наши деловые обязательства выходят за рамки «родного двора» и в нормальных условиях потребовали бы выезда сотрудника к заграничному контрагенту? К тому же, нас разделяют не только барьеры национальных карантинов, приостановки полётов, запретов на поездки, но и опасения самих сотрудников относительно дальних поездок в такие времена.
Подобная ситуация возникла в Группе FAMUR при реализации проекта, связанного с комплексом Mikrus для клиента в Китае. Доставка прошла успешно, проверка наличия компонентов – безупречно, и вдруг произошло... полное изменение обстоятельств, пандемия. Вместо того, чтобы выполнить следующий этап, то есть, направить сервисных работников и инженеров для запуска поставленного очистного механизированного комплекса, нам пришлось столкнуться с запретами на поездки, а растущая угроза эпидемии сделала практически невозможным выполнение наших договорных обязательств в соответствии с планом.
В первые месяцы пандемии каждый из нас рассчитывал, что ограничения продлятся несколько недель, максимум несколько месяцев. Между тем, ситуация ухудшалась, чувство неуверенности и беспомощности усиливалось, и никто не мог сказать, как долго продлится такое состояние. Мы осознавали, что клиент инвестировал большие средства в наши машины с полной уверенностью, что это поможет повысить эффективность эксплуатации его месторождения, поэтому мы не могли ждать вечно. Мы знали, что должны сделать всё, что в наших силах, чтобы дать возможность китайской шахте использовать очистной механизированный комплекс, даже если в течение длительного времени мы не сможем приехать в Поднебесную.
Лавный комплекс Mikrus в производственном цехе Фамур в Польше, 2019 г.
Тут следует сказать, что система Mikrus – это комплекс машин, состоящий из отбойно-загрузочной головки GUŁ, лавного конвейера, перегружателя, самодвижущейся оборотно-наездной станции, а также систем питания и управления. Мы продаём продукт, адаптированный к потребностям клиента, поэтому, как правило, он требует финального конфигурирования в шахте при взаимодействии с поставщиками остального лавного оборудования. В нашу поставку не входили секции механизированной крепи с электрогидравлическим управлением, система питания 3,3 кВ, система блокировок безопасности и насосная станция, но в то же время мы были интегратором автоматики очистного механизированного комплекса. Поэтому, к сожалению, не было возможности выполнить все работы, связанные с программным обеспечением системы управления, в Польше до отгрузки. И поэтому непосредственное присутствие наших инженеров в первые дни работы машины, а также присутствие опытных работников сервисной службы во время монтажа были важны для правильной работы системы. В данном случае ситуация была совершенно нетипичной, так как нам нужно было согласовать нашу систему управления с оборудованием китайских поставщиков, с которым мы имели дело впервые. Более того, правильное взаимодействие между этими системами, согласно договору, должно было обеспечить комплексу добычу угля без участия человека, что является вызовом само по себе.
В начале пандемии, несмотря на ограничения, мы обратились к китайским властям с просьбой предоставить визы нашим сотрудникам и позволить им приехать в Поднебесную. Однако мы столкнулись с постоянным откладыванием решения из-за эпидемиологической угрозы. Поэтому стало ясно, что мы должны приложить все усилия, чтобы запустить наши машины… удалённо. Поскольку контракт предусматривал проведение проверки совместимости на поверхности перед началом работы под землёй, мы с клиентом пришли к выводу, что выполнение этой задачи удалённо имеет шанс на успех.
Удалённо? Хорошо ... но как это сделать технически?
Мы начали с того, что наша компания наняла в Китае команду технических специалистов, чтобы они были нашими представителями и под удалённым надзором, шаг за шагом, мы вместе начали монтаж машин, а затем запуск и конфигурирование систем управления. Они не были обучены работе с нашим продуктом, но на месте нужен был кто-то, кто будет добросовестно выполнять необходимые задания, кто будет нашими руками и глазами там, где удалённого соединения недостаточно.
Мы знали, что нам понадобится бесперебойно работающее устройство связи для видеоконференций, а также VPN-соединение, чтобы использовать сетевую связь таким образом, как если бы мы были подключены к сети машины на месте. Ведь работа программистов в области тонкой настройки системы часто требует загрузки новой версии программного обеспечения в ПЛК контроллеры и наблюдения за параметрами работы, чтобы проверить, всё ли работает как надо, и вводить корректировки, пока не будет достигнут нужный результат.
Кабина оператора комплекса Mikrus, производственный цех Фамур в Польше.
Каждый, кто был в Китае, знает, с какими трудностями связаны попытки использовать ресурсы Интернета, находящиеся за пределами этой страны. Интернет в Китае отделен от внешних сетей системой согласно государственной программе «Золотой щит». К сожалению, она не пропускает типичный сетевой трафик, генерируемый машинами, и трафик передачи файлов, а это было для нас чрезвычайно важно.
Обойти эту защиту довольно сложно, так как китайские операторы автоматически ограничивают передачу для таких подключений до минимума. Например, средний гражданин Китая скажет, что в своей стране он не может получить доступ к YouTube, Google или Facebook. Более продвинутые пользователи скажут вам, что эти сервисы слишком медленные и что их китайские аналоги гораздо лучше, так как работают молниеносно. Вот почему неопытный европеец часто оказывается беспомощным после приезда в Китай – для нас Google является основным инструментом решения всех повседневных проблем от поиска пути на карте и расписаний движения до использования переводчика. Если добавить к этому отсутствие доступа к Skype, Messenger, WhatsApp, Hangouts и не работающий на телефоне магазин Google Play, то жизнь станет действительно сложной.
Мы сделали несколько попыток с различными китайскими Интернет-провайдерами, чтобы получить соединение, позволяющее работать удалённо. Несмотря на то, что в договорах нам гарантировали всё большие пакеты трафика, на практике для связи с Польшей по зашифрованному каналу нам удавалось только соединение со скоростью до 0,02 Мбит/с, причём связь то и дело прерывалась. Конечно, предложенные линии соответствовали заявленным параметрам, но только внутри Китая, а за его пределами рассчитывать на хоть сколько-нибудь стабильную связь не приходилось. В первые дни работы казалось, что этот прозаический барьер помешает выполнить наше задание.
Помогла решительность нашего клиента – компании China Energy, являющейся крупным китайским государственным предприятием. Им удалось организовать для нас соединение на особых условиях, которое не подпадало под действие «Золотого щита». Наш сервер был подключён через оптоволокно непосредственно к международному узлу в Сиане, откуда выходит соединение Китая с Европой. Несмотря на то что теоретически это соединение не контролировалось «Золотым щитом», скорость передачи никогда не превышала 0,25 Мбит/с, хотя по заявлению оператора она должна была составлять 500 Мбит/с. Однако всё равно это был успех, и, более того, соединение не прерывалось, что позволяло обеспечить медленную, но стабильную работу. Это был решающий момент запуска комплекса.
Стоит добавить, что на этапе точной настройки системы управления проходческими комплексами программист должен многократно загружать обновления и отлаживать свой код (анализировать, правильно ли работает код после внесённой правки и искать возможные ошибки). Обычно это делается путём подключения ноутбука непосредственно к программируемому контроллеру, и обновление занимает секунды, но при такой медленной передаче данных загрузка нового программного обеспечения занимает минуты. Каждый перерыв разрушает его работу, и нужно начинать всё заново. Если же соединение прерывалось чаще, чем раз в минуту, то работа программиста становилась невозможной. Поэтому стабильная связь с Польшей стала важным достижением в нашей работе. Также это была проблема, с которой мы не сталкивались ни в одной другой стране.
Монтаж и запуск
Отбойно-загрузочная головка GUŁ с установленными средними органами (ø 1,40 м). Запуск на поверхности, 2020.
Перед началом добычи комплекс был смонтирован дважды. Сначала с середины марта до конца мая 2020 года проводились испытания и обучение на поверхности, а затем был выполнен второй монтаж под землёй на месте эксплуатации.
Испытание на поверхности, разумеется, не является стандартной процедурой. Однако из-за нетипичной конструкции системы Mikrus и ввиду того, что поставщиками крепей и многих вспомогательных элементов, таких как насосы и станции питания, были китайские производители, клиент в договоре оговорил необходимость проведения испытаний на совместимость и обучения эксплуатации на поверхности. Это значительно упростило нам передачу знаний нашим новым китайским сотрудникам сервисной службы и клиенту о том, как правильно собрать систему и как её эксплуатировать.
Благодаря использованию системы видеоконференций Webex и китайского коммуникатора WeChat общение онлайн не было проблемой, и, несмотря на ограничения, связанные с пандемией, над запуском отдельных элементов системы работали все нужные для этого сотрудники. Как это ни парадоксально, но благодаря такому способу работы нам иногда было даже проще, потому что в случае необходимости у нас был непосредственный контакт с самыми опытными конструкторами нашей компании.
Совещание онлайн между нашей китайской сервисной службой и конструкторско-сервисной командой из Польши.
Пора добывать уголь
Второй монтаж – уже на месте работы – был выполнен в июне 2020 года. Первые зарубки были сделаны в начале июля. Чувство удовлетворения от этого зрелища было невообразимым. Комплекс начал хорошо выполнять свою миссию. Китайские отраслевые газеты начали публиковать статьи об этом достижении, а из многих соседних шахт приходили посетители, заинтересованные необычным способом работы комплекса.
На протяжении всего периода эксплуатации на месте находились нанятые нами китайские работники сервисной службы, которые заботились о том, чтобы комплекс работал должным образом. В то же время в штаб-квартире Группы FAMUR мы в режиме 24/7 наблюдали за всем, что происходит в Китае, чтобы иметь возможность немедленно реагировать и поддерживать китайскую сервисную службу в анализе возможных причин простоев. Шахта была оборудована сетью Wi-Fi с доступом в Интернет, а наша китайская сервисная служба использовала телефоны, разрешённые в горнодобывающей промышленности (с сертификатом MA), при помощи которых они могли постоянно обмениваться фотографиями, видео и информацией с Сервисным центром в Польше.
Комплекс Mikrus непосредственно перед выполнением первой полной зарубки в забой.
На успех работы в автоматическом режиме больше всего повлияли три элемента системы. Первый – это, конечно, согласование цикла движения отбойно-загрузочной головки с работой системы электрогидравлического управления крепью. Второй – это оборотно-наездная станция UPZP-1200, являющаяся частью конвейера-перегружателя, которая автоматически следует за процессом добычи. Третьим же элементом является система визуализации и управления SmartMine, которая позволила нам осуществлять не только классическое наблюдение за текущим состоянием машин, но также – благодаря аналитическим функциям – позволила точно настроить параметры управления приводами в соответствии с существующими геологическими условиями, что имеет ключевое значение для автономной работы.
Основной вид системы управления и визуализации SmartMine
Значительно облегчает автоматизацию работы в забое необыкновенный рабочий цикл системы Mikrus. Так в отличие от классических комплексов с очистными комбайнами, отбойно-загрузочная головка Mikrus не должна делать зарубку в стены выработки под углом, теряя драгоценное время по концам лавы, она выезжает к штреку и делает зарубку в стену выработки перпендикулярно. Это значительно облегчает автоматизацию работы механизированных секций и исключает затраты времени на зарубку под углом, как в случае классических комбайновых лав. При работе системы в автоматическом режиме время, затрачиваемое головкой на возврат или выгрузку, в течение которого происходит зарубка и подтягивание конвейера-перегружателя, составляет около 3,5 минут, после чего автоматически выполняется следующий цикл. Наш анализ показывает, что в большинстве классических комбайновых лав теряется более 20% рабочего времени именно на зарубку комбайна под углом в очередном цикле, поэтому это даёт шахте ощутимые экономические выгоды.
Головка GUŁ в крайнем положении почти полностью выдвинута к штреку, что позволяет производить перпендикулярную зарубку (спереди головки), а при необходимости и техническое обслуживание машины.
Сложности и счастливое окончание
На половине проходки лавы горняки наткнулись на скальный вырост с твёрдостью выше средней, который не был обнаружен предыдущими геологическими исследованиями. Его не было видно с разрабатываемых штреков, поэтому для всех это было полной неожиданностью.
Комбайны для таких низких лав обычно имеют мощность режущей части около 200 кВт, максимум 300 кВт. Однако в отбойно-загрузочной головке GUŁ системы Mikrus установлен двигатель мощностью 500 кВт, передаваемой на ведущий орган, то есть, в момент зарубки в камень на один орган передаются полные 500 кВт мощности. Система управления автоматически обнаружила повышенную нагрузку на орган и соответственно замедлила продвижение головки GUŁ, благодаря чему весь скальный вырост был пройден без перегрузок и безопасным для самой машины способом.
Добыча в лаве завершилась 6 декабря 2020 года. В процессе работы комплекс Mikrus хорошо продемонстрировал, для чего он был создан. Он не только смог работать в автоматическом режиме, но и дополнительно прошёл пласт, который ни одна другая машина не смогла бы пройти.
Эта лава вошла в историю китайской горнодобывающей промышленности. Это была первая лава, пройденная машиной с перпендикулярной зарубкой, а также первая лава, разработанная в полностью автоматическом режиме, включая автоматическое подтягивание конвейера-перегружателя.
Это достижение – особенное ещё и потому, что это была лава с пластом небольшой толщины (1,40–1,55 м). Китайская горнодобывающая промышленность остро нуждается в дальнейшей разработке привлекательных глубоких пластов большой толщины, залегающих ниже остаточных пластов малой толщины. В то же время, каждый, кто работал в низких горных выработках, знает, какие там невообразимо тяжёлые условия и насколько важно минимизировать количество людей в таких местах. Комплекс Mikrus позволяет устанавливать рабочие органы ещё меньшего размера, диаметром 1,2 м, поэтому он является хорошим ответом на потребности китайского рынка.
Условия работы людей в низких горных выработках. Лава, показанная на фото, имела рабочий диапазон 1,40 - 1,55 м.
Благодаря решительности обеих сторон удалось успешно завершить монтаж, как на поверхности, так и под землёй. В забое шахты была достигнута запланированная суточная добыча и реализована работа комплекса в автоматическом режиме.
Удалённо – есть ли в этом смысл?
Жизнь показала, что весь период добычи в первой лаве, в которой работал Mikrus, пришлось обслуживать удалённо. Нам не удалось попасть на место, чтобы лично оказывать поддержку пользователю. Поэтому мы очень довольны решением не откладывать запуск машины до нашего приезда в Китай. Нам удалось послать наших представителей в эту страну только в конце ноября прошлого года, а принимая во внимание, что им пришлось провести на карантинах в общей сложности 28 дней, на место они попали только к моменту техосмотра машины. Сервисные работы были уже завершены, а начало работы системы Mikrus в следующей лаве намечено на июль 2021 года.
Удалённое внедрение и сервисное обслуживание – это будущее всей отрасли автоматики. И дело не только в продолжающейся пандемии. Через какое-то время такие услуги станут нормой также и при обычных вводах оборудования в эксплуатацию, выполняемых глобальными компаниями. Во многих отраслях это не является чем-то новым, однако в горнодобывающей промышленности никто до сих пор не проводил такой комплексныйо пуск. Работа комплекса в автоматическом режиме требует трудоёмкой координации взаимодействия машин с оборудованием поставщиков остального проходческого оборудования. Это огромная задача, которая обычно выполнялась совместно специалистами по автоматизации отдельных компаний на целевом объекте. Опыт, полученный во время этого ввода в эксплуатацию, показал нам, как мы можем дополнительно расширить функции удалённой диагностики, чтобы запуски, подобные описанным в этой статье, были проще для нас и наших клиентов и смогли бы стать повседневными. Обладая этими знаниями, мы можем с полной ответственностью предлагать свою продукцию на зарубежных рынках, даже в периоды жёсткого локдауна или других трансграничных ограничений.
