Czy można podjąć się spektakularnych projektów zagranicznych w warunkach lockdownu? Czy można uruchomić górniczą maszynę na odległość 7 tysięcy kilometrów, pracując online? Można! Opowie o tym Karol Bartodziej, dyrektor rozwoju segmentu elektrycznego spółki Elgór + Hansen (Grupa FAMUR), zaangażowany w projekt wdrożenia kompleksu ścianowego Mikrus w Chinach.
W 2020 roku pandemia diametralnie zmieniła rzeczywistość gospodarczą wielu przedsiębiorców na całym świecie. Większość pracodawców nauczyła się zarządzać swoimi zespołami tak, aby móc dalej funkcjonować na własnych rynkach, pomimo występującego zagrożenia i obostrzeń. Co jednak, jeśli nasze biznesowe zobowiązania wykraczają poza „rodzime podwórko” i w normalnych warunkach oznaczałyby wyjazd pracownika do zagranicznego kontrahenta? Tymczasem dzieli nas nie tylko bariera narodowych kwarantann, zawieszenie lotów, zakazy przemieszczania się, ale też obawy samych pracowników przed daleką podróżą w niepewnym czasie?
Tego typu sytuacja spotkała Grupę FAMUR podczas realizacji projektu związanego z kompleksem Mikrus dla klienta w Chinach. Dostawa przebiegła prawidłowo, inspekcja rozpakowania - bez zarzutu i nagle stało się… totalna zmiana okoliczności, pandemia. Zamiast wykonać kolejny etap, czyli wysłać serwis i służby inżynieryjne w celu uruchomienia dostarczanego kompleksu ścianowego, musieliśmy się zmierzyć z zakazami przemieszczania, a narastające zagrożenie epidemiczne praktycznie uniemożliwiło wykonanie zobowiązań umownych zgodnie z założonym planem.
W pierwszych miesiącach pandemii każdy z nas liczył, że potrwa to kilka tygodni, maksymalnie kilka miesięcy. Tymczasem sytuacja stawała się coraz gorsza, uczucie niepewności i bezradności pogłębiało się i nikt nie potrafił określić, jak długo taki stan będzie trwał. Mieliśmy świadomość, że klient zainwestował spore środki w nasze maszyny z pełnym zaufaniem, że pomoże to zwiększyć efektywność eksploatowania jego złoża, zatem nie mogliśmy czekać w nieskończoność. Wiedzieliśmy, że musimy zrobić wszystko, co będzie w naszej mocy, by umożliwić chińskiej kopalni użytkowanie kompleksu ścianowego, nawet jeśli przez długi czas, nie będziemy w stanie wjechać do Państwa Środka.
Kompleks ścianowy Mikrus w hali FAMUR w Polsce, 2019 r.
Warto podkreślić, że system Mikrus to zestaw maszyn, na który składa się głowica urabiająco-ładująca GUŁ, przenośnik ścianowy, podścianowy, stacja najazdowo-zwrotna samokrocząca oraz system zasilania i sterowania. Sprzedajemy produkt dostosowany do potrzeb klienta, zatem zwykle wymagający finalnego sparametryzowania jego pracy w kopalni, we współpracy z dostawcami pozostałego wyposażenia ściany. W przedmiocie naszej dostawy nie było sekcji obudowy zmechanizowanej wraz ze sterowaniem elektrohydraulicznym, układu zasilania 3,3kV, systemu blokad bezpieczeństwa czy stacji pomp, a jednocześnie to my byliśmy integratorem automatyki kompleksu ścianowego. Niestety, z powyższego powodu nie było możliwe wykonanie wszystkich prac związanych z oprogramowaniem systemu sterowania w Polsce, przed wysyłką. W związku z tym bezpośrednia obecność naszych służb inżynieryjnych przez pierwsze dni pracy maszyny oraz obecność doświadczonego serwisu podczas montażu miała mieć znaczący wpływ na prawidłową pracę systemu. W tym przypadku sytuacja była o tyle nietypowa, że trzeba było zgrać nasz system sterowania z dostawcami chińskimi, z których sprzętem mieliśmy kontakt pierwszy raz. Na dodatek prawidłowość interakcji między tymi systemami musiała zgodnie z kontraktem umożliwić kompleksowi bezobsługowe wydobycie węgla, co jest wyzwaniem samym w sobie.
Od początku pandemii, pomimo obostrzeń, wnioskowaliśmy do chińskich władz o udzielenie wiz dla naszych pracowników i umożliwienie im wjazdu do Państwa Środka. Spotykaliśmy się jednak z ciągłym odkładaniem decyzji ze względu na zagrożenie epidemiologiczne. Stało się więc jasne, że musimy dołożyć wszelkich starań, by uruchomić nasze maszyny… zdalnie. Jako że kontrakt przewidywał wykonanie testu kompatybilności na powierzchni, przed rozpoczęciem pracy w podziemiach, wspólnie z klientem uznaliśmy, że realizacja tego zadania zdalnie ma szanse powodzenia.
Zdalnie? Ok…, ale jak to technicznie zrobić?
Zaczęliśmy od tego, że nasza firma zatrudniła zespół serwisantów w Chinach, aby byli naszymi reprezentantami i pod zdalnym nadzorem, krok po kroku, wspólnie rozpoczęliśmy montaż maszyn, a następnie uruchomienie i parametryzację systemu sterowania. Nie byli oni przeszkoleni z produktu, ale potrzebny był na miejscu ktoś, kto będzie sumiennie realizował niezbędne zadania, kto będzie naszymi rękami i oczami tam, gdzie zdalne łącza nie wystarczą.
Wiedzieliśmy, że będziemy potrzebować płynnie działającego komunikatora do wideokonferencji oraz połączenia VPN, by korzystać z komunikacji sieciowej w podobny sposób, jak gdybyśmy byli wpięci w sieć maszyny na miejscu. W końcu prace programistów w zakresie dostrojenia systemu wymagają często wgrania nowej wersji oprogramowania do sterowników PLC czy też obserwacji parametrów pracy, by sprawdzić, czy wszystko działa jak należy lub wprowadzać korekty aż do skutku.
Kabina operatora kompeksu Mikrus, hala produkcyjna FAMUR w Polsce.
Każdy kto był w Chinach wie, z jakimi trudnościami wiąże się próba korzystania z zasobów Internetu znajdujących się poza granicami tego kraju. Internet w Chinach oddzielony jest od zewnętrznych sieci w ramach rządowego programu Złota Tarcza. Niestety nie przepuszcza ona typowego ruchu sieciowego, generowanego przez maszyny czy przy przesyłaniu plików, a to było dla nas niezwykle istotne.
Obchodzenie tych zabezpieczeń jest dość uciążliwe, zaś chińscy operatorzy automatycznie ograniczają transfer do minimum dla takich połączeń. Dla przykładu, przeciętny obywatel Chin powie, że w jego kraju nie ma dostępu do serwisów YouTube, Google czy Facebooka. Bardziej zaawansowany użytkownik powie z kolei, że serwisy te są bardzo wolne i że dużo lepsze są ich chińskie odpowiedniki, bo działają błyskawicznie. Dlatego niedoświadczony Europejczyk po przyjeździe do Chin często jest bezradny - dla nas Google to podstawowe narzędzie rozwiązywania wszelkich codziennych problemów, od szukania drogi na mapie, przez informacje o rozkładzie jazdy, aż po używanie tłumacza języków. Jeśli dodamy do tego jeszcze brak dostępu do komunikatorów Skype, Messenger, WhatsApp, Hangouts i niedziałający na telefonie sklep Google Play, to życie staje się naprawdę skomplikowane.
Mieliśmy kilka prób u różnych chińskich operatorów internetowych, aby uzyskać łącze, które umożliwiałoby nam pracę zdalną. Pomimo że gwarantowano nam w umowach coraz większe pakiety transferów, to w rzeczywistości z Polską, po szyfrowanym łączu, udawało się komunikować jedynie z prędkością liczoną w porywach do 0,02Mb/s, z co chwilę zrywającą się transmisją. Owszem, oferowane łącza spełniały deklarowane parametry, ale wewnątrz Chin, zaś poza granicami tego kraju nie można było liczyć na jakikolwiek stabilny transfer. W pierwszych dniach uruchomienia wydawało się, że ta prozaiczna bariera spowoduje, że nie uda się wykonać naszego zadania.
Pomogła determinacja naszego klienta China Energy, będącego znaczącym chińskim przedsiębiorstwem państwowym. Udało mu się zorganizować dla nas łącze na szczególnych zasadach, które miało nie być objęte Złotą Tarczą. Połączono nasz serwer na miejscu bezpośrednio światłowodem z międzynarodowym węzłem w miejscowości Xi’an, skąd wychodzi z Chin połączenie do Europy. Pomimo tego, że było to łącze w teorii nie nadzorowane przez Złotą Tarczę, to transfer nigdy nie przekraczał 0,25Mb/s, choć zgodnie z deklaracją operatora miał on wynosić 500Mb/s. Był to jednak i tak sukces, co więcej, połączenie nie było zrywane, a zatem dawało możliwość wolnej, ale stabilnej pracy. Był to decydujący moment uruchomienia kompleksu.
Warto dodać, że na etapie prac przy dostrajaniu systemu sterowania kompleksów ścianowych programista musi wielokrotnie wgrywać aktualizację oraz debugować swój kod (analizować czy kod po wprowadzonej poprawce działa prawidłowo i szukać ewentualnych błędów). Zwykle robi to, wpinając laptopa bezpośrednio w sterownik programowalny i aktualizacja trwa sekundy, jednak przy tak powolnym transferze wgranie nowego oprogramowania trwa minuty. Każda przerwa niweczy jego pracę i trzeba zaczynać od nowa. Jeśli więc zerwania połączenia były częstsze niż co minutę, to praca programistów stawała się niemożliwa. Dlatego stabilne łącze do Polski było kamieniem milowym naszej pracy. Był to też problem, z którym nie spotkalibyśmy się chyba w żadnym innym kraju.
Montaż i rozruch
Głowica urabiająco-ładująca GUŁ, z założonymi średnimi organami (ø 1,40 m) - uruchomienie na powierzchni w Chinach, 2020 r.
Kompleks, przed rozpoczęciem wydobycia, został zmontowany dwukrotnie. Najpierw od połowy marca do końca maja 2020 roku trwały testy i szkolenia na powierzchni, a następnie wykonano drugi montaż w podziemiach, w docelowej ścianie wydobywczej.
Test na powierzchni nie jest oczywiście standardową procedurą. Jednak ze względu na nietypową konstrukcję systemu Mikrus i na to, że dostawcami obudowy ścianowej i wielu elementów pomocniczych, jak pompy i stacje zasilające, byli producenci chińscy, klient w umowie zastrzegł konieczność odbycia testu kompatybilności oraz szkolenia z eksploatacji na powierzchni. Znacząco ułatwiło nam to przekazanie wiedzy, jak prawidłowo złożyć system oraz jak go eksploatować, naszym nowo zatrudnionym chińskim serwisantom oraz klientowi.
Dzięki wykorzystaniu systemu wideokonferencyjnego Webex i chińskiego komunikatora WeChat, komunikacja online nie stanowiła problemu i pomimo ograniczeń pandemicznych pracowaliśmy całym niezbędnym zespołem nad uruchomieniem poszczególnych elementów systemu. Paradoksalnie, dzięki takiemu sposobowi pracy, momentami było nam nawet łatwiej, gdyż mieliśmy lepszy bezpośredni kontakt z najbardziej doświadczonymi konstruktorami w naszej firmie, jeśli tylko zachodziła taka potrzeba.
Narada on-line między naszym chińskim serwisem a gronem konstrukcyjno-serwisowym z Polski.
Pora na fedrowanie
Drugi montaż, już w docelowej ścianie, odbył się w czerwcu 2020 roku. Pierwsze skrawy wykonano na początku lipca. Uczucie satysfakcji wiążące się z tym widokiem było niewyobrażalne. Kompleks rozpoczął na dobre realizować swoją misję. Chińskie gazety branżowe zaczęły publikować artykuły na temat tego osiągnięcia, zaś z wielu pobliskich kopalń pojawili się wizytatorzy zaciekawieni nietypowym sposobem pracy kompleksu.
Przez cały okres eksploatacji na miejscu byli obecni wynajęci przez nas chińscy serwisanci, którzy dbali o to, by kompleks pracował jak należy. Jednocześnie w siedzibie Grupy FAMUR prowadziliśmy nadzór 24/7 nad tym, co dzieje się w Chinach, by móc natychmiast reagować i wspierać merytorycznie chiński serwis w analizie ewentualnych przyczyn przestojów. Ściana wyposażona była w sieć WiFi z dostępem do Internetu, zaś nasz chiński serwis korzystał z telefonów dopuszczonych do górnictwa (z certyfikatem MA), przy pomocy których na bieżąco mógł wymieniać zdjęcia, filmy i informacje z Centrum Serwisowym w Polsce.
Kompleks Mikrus tuż przed wykonaniem pierwszego w pełni zawrębionego skrawu.
Na sukces pracy w trybie automatycznym największy wpływ miały trzy elementy systemu. Pierwszy to oczywiście zgranie cyklu ruchu głowicy urabiająco-ładującej węgiel z pracą systemu elektrohydraulicznego sterowania obudową ścianową. Drugi, to automatycznie podążająca za postępem wydobycia stacja najazdowo-zwrotna UPZP-1200, będąca częścią przenośnika podścianowego. Trzecim zaś elementem jest system wizualizacyjno-sterujący SmartMine, który umożliwił nam nie tylko klasyczny nadzór nad bieżącym stanem maszyn, ale również - dzięki funkcjom analitycznym - pozwolił na dostrojenie parametrów sterowania napędami do występujących warunków geologicznych, co jest kluczowe dla pracy autonomicznej.
Widok główny systemu sterowania i wizualizacji SmartMine.
Zdecydowanym ułatwieniem dla automatyzacji pracy ściany jest niezwykły cykl działania systemu Mikrus. Otóż, w odróżnieniu od klasycznych kompleksów z kombajnami ścianowymi, głowica urabiająco-ładująca Mikrusa nie musi się zawrębiać w ocios pod ukosem, tracąc cenny czas na każdym z końców ściany, ale wyjeżdża do chodnika i zawrębia się w ocios prostopadle. Ułatwia to znacząco automatyzację pracy sekcji zmechanizowanych oraz eliminuje czas tracony na zawrębienie ukośne, jak w przypadku klasycznych ścian kombajnowych. Przy pracy systemu w trybie automatycznym czas spędzony przez głowicę na zwrotni lub wysypie, podczas którego odbywa się zawrębienie i podciągnięcie przenośnika podścianowego, to około 3,5 minuty, po czym automatycznie wykonywany jest kolejny skraw. Z naszych analiz wynika, że większość klasycznych ścian kombajnowych traci więcej niż 20% swojego czasu pracy właśnie na ukośne zawrębienie kombajnu w kolejny skraw, zatem daje to kopalni wymierne korzyści ekonomiczne.
Głowica GUŁ w swojej skrajnej pozycji znajduje się prawie cała wysunięta do chodnika, umożliwiając zawrębianie prostopadłe (od czoła organu) oraz ewentualny serwis maszyny.
Komplikacje i szczęśliwe zakończenie
W połowie wybiegu ściany górnicy trafili na przerost skalny o ponadprzeciętnej twardości, którego nie stwierdzono wcześniejszymi badaniami geologicznymi. Nie było go widać z rozcinanych chodników, więc dla wszystkich był kompletnym zaskoczeniem.
Kombajny do tak niskich ścian mają zwykle moc organu około 200kW, maksymalnie 300kW. Jednak w głowicy urabiająco-ładującej GUŁ systemu Mikrus mamy silnik mocy 500kW i jest ona przenoszona na organ prowadzący, czyli w momencie zawrębienia w kamień mamy pełne 500kW mocy na jednym organie. System sterowania automatycznie wykrył zwiększone obciążenie na organie i odpowiednio zwolnił posuw głowicy GUŁ, dzięki czemu w sposób bezprzeciążeniowy i bezpieczny dla samej maszyny urobiono cały przerost kamienia.
Ściana zakończyła wydobycie 6 grudnia 2020 roku. Podczas jej eksploatacji kompleks Mikrus pokazał, do czego został stworzony. Nie dość, że pozwolił na pracę w trybie automatycznym, to na dodatek urobił pokład, którego żadną inną maszyną nie dałoby się urobić.
Ściana ta zapisała się na kartach historii chińskiego górnictwa. Była pierwszą ścianą o zawrębieniu prostopadłym maszyny i również pierwszą ścianą pracującą w pełnym trybie automatycznym, włącznie z automatycznym podciąganiem przenośnika podścianowego.
Jest to szczególne osiągnięcie również ze względu na to, że była to ściana pokładu o małej miąższości (1,40-1,55 m). Chińskie górnictwo wykazuje ogromne potrzeby w zakresie eksploatacji kolejnych atrakcyjnych głębszych warstw pokładów o dużych miąższościach, położonych poniżej resztkowych pokładów o małej miąższości. Jednocześnie każdy, kto pracował w niskiej ścianie wydobywczej, wie, jak niewyobrażalnie ciężkie panują tam warunki i jak ważne jest minimalizowanie liczby ludzi w tym rejonie. Kompleks Mikrus daje możliwość zamontowania jeszcze mniejszych organów, o średnicy 1,2m, zatem stanowi dobrą odpowiedź na potrzeby chińskiego rynku.
Warunki pracy osób w niskich ścianach wydobywczych. Ściana pokazana na zdjęciu miała zakres pracy 1,40-1,55 m.
Dzięki determinacji obydwu stron udało się zakończyć montaż z sukcesem, zarówno na powierzchni, jak i w podziemiach. Na dole kopalni osiągnięto założone wydobycie dobowe i realizację pracy kompleksu w trybie automatycznym.
Zdalnie – czy to ma sens?
Życie pokazało, że cały okres wydobycia pierwszej ściany, w której pracował Mikrus, musiał zostać obsłużony zdalnie. Nie udało nam się dotrzeć na miejsce, by osobiście świadczyć wsparcie dla użytkownika. Dlatego jesteśmy szczególnie zadowoleni z decyzji, by nie zwlekać z uruchomieniem maszyny do czasu naszego przyjazdu do Chin. Udało nam się wysłać grupę delegatów do tego kraju dopiero pod koniec listopada ubiegłego roku, a biorąc pod uwagę, że musieli oni spędzić łącznie 28 dni na kwarantannach, na miejsce dotarli dopiero na czas przeglądu maszyn. Prace serwisowe zostały już zakończone, a rozpoczęcie pracy systemu Mikrus w kolejnej ścianie zaplanowane jest na lipiec 2021 roku.
Zdalne wdrożenia i serwis to przyszłość całej branży automatyki. To nie tylko kwestia trwającej obecnie pandemii. Takie usługi staną się za jakiś czas normą również podczas zwykłych wdrożeń świadczonych przez firmy globalne. W wielu gałęziach przemysłu nie jest to czymś nowym, jednak w branży górniczej tak kompleksowego wdrożenia nikt dotąd nie praktykował. Praca kompleksu w trybie automatycznym wymaga czasochłonnej koordynacji współpracy maszyn poszczególnych dostawców pozostałego wyposażenia ścianowego., Jest to ogromne zadanie, który zwykle realizowane było ramię w ramię przez automatyków poszczególnych firm w obiekcie docelowym. Doświadczenia zdobyte podczas tego uruchomienia pokazały nam, jak dodatkowo moglibyśmy rozbudować funkcje zdalnej diagnostyki, aby uruchomienia, jak omawiane w tym artykule, były dla nas i naszych klientów łatwiejsze i mogły stać się codziennością. Dysponując tą wiedzą, możemy z pełną odpowiedzialnością oferować swoje produkty na rynki zagraniczne, nawet w okresach twardego lockdownu czy innych obostrzeń transgranicznych.
