314

© А.Ф. Клебанов, 2014

УДК 622.013:007

А.Ф. Клебанов

РАЗВИТИЕ ПРИНЦИПОВ ФОРМИРОВАНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ «КАРЬЕР»

Сделан обзор современных программных продуктов горных компьютерных техно-логий, предложена классификация – интегрированные информационные системы (ИИС), специализированные системы, управляющие системы, регистрирующие си-стемы. Проведен анализ интегрированных информационных систем с 1 по 5 по-коления. Сформулированы четыре принципа построения интегрированных инфор-мационных систем пятого поколения, которые базируются на идее формирования единой, центральной базы данных, образовании вокруг нее модульной архитектуры приложений с возможностью дальнейшее развития и доступностью ее пользова-телю; представлена общая схема ИСС, реализующая модульный принцип ее по-строения, состоящая из двух функциональных частей: центральной базы данных и приложений, основу которых составляют специализированные ГИС-технологии, управляющие и регистрирующие системы; дано описание работы ИСС на приме-ре стандартного модуля-функции «Маркшейдерия» и его взаимодействия с модулем «Диспетчеризация мобильного оборудования», разработанного российской компа-нией «ВИСТ Групп» в виде программного продукта «Карьер».Ключевые слова: интегрированные информационные системы, горные предприя- тия, программный продукт «Карьер», маркшейдерские съемки.

Контроль над минеральными ре-сурсами горного предприятия

с помощью компьютерных технологий, обеспечивающих планирование гор-ных работ в режиме реального време-ни, является необходимым условием эффективной работы производства в условиях жесткой конкуренции на рын-ках сбыта.

Современные программные про-дукты горных компьютерных техноло-гий нацелены на достижение горным предприятиям как минимум следую-щих преимуществ:

� эффективной переработки гео-логической информации и безоши-бочный учет рудопотоков запасов ми-нерального сырья;

� принятие стратегических реше-ний на основе альтернативных вариан-тов развития горных работ и получение значимого экономического эффекта;

� организацию автоматизирован-ной системы контроля и управления качеством руды, поступающей на обо-гатительные фабрики;

� автоматизированное изготовле-ние всех видов графических материа-лов, сопровождающих горно-геологи-ческие расчеты.

В последние годы большинство задач, связанных с хранением, об-работкой, моделированием, анали-зом и прогнозом пространственно привязанных данных решается с по-мощью специализированных систем, так называемых геоинформационных систем. Они позволяют строить циф-ровые трехмерные модели месторож-дения, горных выработок, рельефа местности и т.п.; планировать и осу-ществлять диспетчеризацию управ-ления мобильными средствами в ре-альном масштабе времени с исполь-

315

зованием современных, в том числе и космических, средств связи; моде-лировать и анализировать территори-альное развитие горно-геологических комплексов и др.

Программные продукты горных ком-пьютерных технологий могут быть клас-сифицированы следующим образом:

� Интегрированные информаци-онные системы (ИИС) это горные си-стемы общего пользования, которые позволяют реализовать весь спектр технологических операций, начиная от обработки первичной геологиче-ской информации и кончая выдачей готовых чертежей спроектированного или карьера, или шахты. Компании Gemcom, Maptek, Mintec, Surpac и Datamine лидируют в создании этих систем. Компания ВИСТГрупп (Рос-сия) представляет в России и странах СНГ интересы Gemcom, работая в тесном сотрудничестве с европей-ским представительством Gemcom в Лондоне.

� Специализированные системы – позволяют реализовывать такие зада-чи как оптимизация карьеров, кален-дарное планирование, буровзрывные

работы, вентиляция, геомеханика, экология и т.д.

� Управляющие системы – позволя-ют реализовывать управление горным транспортом, экскаваторами, буровы-ми станками и т.п. Компании MMS, Wenco, Tritronics и Aguila лидируют в создании этих систем. В России ком-пания ВИСТ Групп создала управля-ющую систему «Карьер», адаптирован-ную для условий страны и карьерных автосамосвалов белорусского завода БелАЗ и внедренную на ряде пред-приятий открытой добычи, располо-женных в России и в странах СНГ;

� Регистрирующие системы – по-зволяют вести производственный учет в реальном масштабе времени и фор-мировать разнообразные отчеты.

Естественно, что существование интегрированных систем было бы не-возможно без наличия специализиро-ванных, управляющих и регистрирую-щих систем (рис. 1).

В иерархии систем управления всем горно-обогатительным комбина-том ИИС занимают «средний» (про-межуточный) уровень между системой «верхнего» уровня (АСУ П) для управ-

Рис. 1. Иерархия систем управления горно-обогатительным комбинатом: АСУП – автоматизированная система управления производством, ИИС ГП – интегрированная инфор-мационная система горного предприятия, АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими процессами

316

ления производством, сбытом, мате-риально-техническим снабжением, финансами и кадрами, а также систе-мой «нижнего» уровня (АСУ ТП), где принимаются решения по управле-нию технологическими процессами.

Поэтому разработка принципов по-строения интегрированной информа-ционной системы горного предприятия по планированию и управлению гор-ными работами в карьере будет спо-собствовать интеграции всех техноло-гических и управленческих операций, что позволит поднять уровень опера-тивности в принятии решений и повы-сить эффективность производства.

ИИС в горной промышленности известны уже более 30 лет и исполь-зуются для моделирования и плани-рования горных работ больших и сложных месторождений полезных ископаемых. За это время они пере-жили четыре ступени своего развития и вступили в настоящий момент в пе-риод становления пятого поколения интегрированных информационных систем.

ИИС появились в горной промыш-ленности 1960-х годов, и тогда их первое поколение обеспечило созда-ние простых моделей месторождений для оценки тоннажа и содержания по-лезного ископаемого, что дало суще-ственный скачок производительности.

Но уже в начале 1970-х годов по-явились ИИС второго поколения, ко-торые обеспечили трехмерное циф-ровое блочное моделирование место-рождения и геостатистический анализ ресурсов. В результате улучшилось качество и достоверность оценки ресурсов, а прирост производитель-ность от использования ИИС второго поколения почти в два раза превысил прирост производительности от вне-дрения ИИС первого поколения.

На смену ему в начале 1980-х го-дов пришло третье поколение ИИС, появление которого характеризова-

лось внедрением в практику трехмер-ного геометрического моделирования и визуализации, долговременное вли-яние которого на все последующие информационные технологии не мо-жет быть переоценено. Эта техноло-гия добавила новое измерение в мето-дологию конструирования и анализа моделей. И это поколение ИИС дало прирост производительности почти в три раза больший, чем дали ИИС первого поколения.

Четвертое поколение ИИС (соб-ственно интегрированные информа-ционные системы в полном понима-нии этого термина), появилось в нача-ле 1990-х годов и связано с созданием программных продуктов на основе полной компьютеризации процессов горного проектирования, оптимиза-ции и календарного планирования. Интерактивная графика, высокое качество визуализации поверхностей и моделей объектов, дружественные интерфейсы пользователя – вот ха-рактерные черты ИИС четвертого по-коления. Оно закончило свою крат-кую историю уже к середине 1990-х годов и тем самым обозначило момент формирования ИИС пятого поко-ления, чье появление было вызвано замедлением темпов роста произво-дительности горного предприятия на фоне улучшения отдельных его тех-нологических процессов, но не всего производства в целом.

Появившиеся ИИС пятого поко-ления обеспечивают динамическое улучшение производительности гор-ного предприятия за счет планирова-ния и управления горными работами в карьерах в реальном масштабе вре-мени с использованием космических и других навигационных систем. Уже в 2002 г. прирост производительно-сти за счет их применения превысил соответствующий прирост от исполь-зования ИИС первого поколения в 4 раза, а к 2010 г. он, как показывают

317

прогнозы, превысит соответствующий показатель ИИС первого поколения почти в 6 раз.

Анализ и обобщение опыта ис-пользования ИИС предшествующих поколений показывает, что в основу построения структуры ИИС пятого поколения должны быть поставлены следующие принципы:

� Формирование единой, цен-тральной базы данных (корпоратив-ный репозитарий); главная задача ре-позитария – избежать дублирования данных и обеспечить доступ к инфор-мации маркшейдерской и других тех-нических служб карьера для их эф-фективного взаимодействия в процес-се принятия решений. Эффективное взаимодействие подразумевает, что службы получают и передают инфор-мацию в нужное время, без задержки. Однако эта идеальная ситуация, как правило, не реализуется, что в итоге выражается в виде потерянного време-ни, которое в свою очередь конверти-руется в потерю производительности и далее в возрастание себестоимости руды. Прямой доступ к нужной ин-формации, т.е. доступ без значитель-ных затрат времени на поиск, извле-чение и переформатирование нужных данных, предопределяет правильную, своевременную и адекватную реакцию руководителей горного предприятия на изменившуюся технологическую си-туацию в режиме реального времени.

При формировании централь-ного репозитария принимаются во внимание его компоненты, среди которых определяющими являют-ся: 1) программные продукты, хра-нящие информацию разных типов, 2) интерфейсы пользователя и од-новременного доступа к данным, 3) процесс их конвертации, 4) система безопасности, 5) инструменты базы данных для составления отчетов и т.п.

� Формирование модульной ар-хитектуры приложений вокруг цен-

трального репозитария, что позволяет выбрать оптимальное сочетание моду-лей-функций, подходящих к любому горному предприятию.

Отсюда следует, что центральный репозитарий играет особую роль и представляет собой ядро ИИС, обе-спечивающее базовые и системные функции, а все остальные модули являются прикладными, и каждый их них позволяет решать определенную функционально и логически группу задач. Так, в группу специализиро-ванных систем (рис. 1) входят развед-ка полезных ископаемых, гидрогео-логия и геотехника, маркшейдерская съемка, геология, подсчет запасов ми-нерального сырья, планирование раз-вития карьера и календарное плани-рование, трехмерное моделирование геологических объектов и поверх-ностей, проектирование открытых и подземных горных работ, буровые и взрывные работы, охрана окружа-ющей среды; в группу управляющих систем входят управление базами данных, мониторинг производства и диспетчеризация мобильного гор-но-транспортного оборудования; и, наконец, в группу регистрирующих систем – организация учета и отчет-ности (рис. 2);

� Возможность развития модуль-ной архитектуры за счет расширения набора стандартных модулей про-граммного обеспечения ИИС.

Этот принцип позволяет, во-первых, помимо стандартных форми-ровать специальные наборы модулей, отвечающих специфике требований конкретного рабочего места специ-алиста, а, во-вторых, использовать в качестве модулей другие дополняю-щие ИИС программные продукты;

� Доступность пользователю вне зависимости от общей технологии работы с данными предполагает, во-первых, доступность программного обеспечения ИИС как в однопользо-

318

вательской, так и сетевой редакции, а, во-вторых, полную защищенность базы данных от несанкционированно-го доступа.

Однопользовательская редакция ИСС обеспечивает относительно изо-лированное использование программ-ного обеспечения на различных рабо-чих местах, а сетевая – нескольких

пользователей, компьютеры которых связаны локальной сетью и работают с одной центральной базой данных в режиме клиент-сервер.

Реализацию всех четырех рассмо-тренных принципов построения ИИС рассмотрим на примере стандартного модуля-функции «Маркшейдерия» и его взаимодействия с модулем «Дис-

Рис. 2. Модульный принцип построения ИИС ГП

319

Рис. 3. Схема взаимодействия модулей «Маркшейдерия» и «Диспетчеризация мо-бильного оборудования» внутри ИИС

петчеризация мобильного оборудо-вания», разработанного российской компанией «ВИСТ Групп» в виде про-граммного продукта «Карьер» (рис. 3).

Модуль «Маркшейдерия» предна-значен для обработки данных марк-шейдерской съемки, выноса про-ектных точек и контуров на натуру, а также пополнение и обновление цифровой модели горных работ. Этот модуль обеспечивает оперативное выполнение всех задач, связанных с обработкой результатов маркшейдер-ской съемки и цифровым моделиро-ванием состояния горных работ.

Данные маркшейдерской съемки могут загружаться напрямую с элек-тронных теодолитов, полевых нако-пителей данных, автоматизированных измерительных станций через устрой-ства GPS или традиционным методом, которые обрабатываются и редакти-руются в подпрограмме «обработка

данных теодолитного хода». Планы и проектные чертежи добычных работ преобразуются в подпрограмме «фор-мирование выемочных блоков» в пла-ны, которые маркшейдеры могут за-тем применять при съемке в карьере. С помощью подпрограммы «форми-рование автодорог» прокладываются маршруты движения автосамосвалов и других мобильных транспортных средств. Функции маркшейдера по работе с модулем «Диспетчеризация» сводятся к подготовке картографи-ческих данных и записи их в стан-дартном формате для использования диспетчером, а также наблюдению за перемещением автотранспорта в реальном масштабе времени и кон-тролю ведения горных работ за счет учета перевезенного груза.

Таким образом, в результате про-веденных исследований можно сде-лать следующие выводы:

320

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ

Клебанов Алексей Феликсович – кандидат технических наук, e-mail: marketing@vistgroup.ru, ВИСТ Групп.

UDC 622.013:007

DEVELOPMENT OF PRINCIPLES OF INTEGRATED INFORMATION SYSTEM AND ITS INTERACTION WITH THE «KARIER» DISPATCH CONTROL SYSTEM

Klebanov A.F., Candidate of Technical Sciences, e-mail: marketing@vistgroup.ru, VIST Group.

The modern program products of the computer technologies in mining are reviewed, and their clas-sification is offered – integrated information systems (IIS), task-oriented systems, control systems, recording systems. The integrated information systems in the range from the first to the fifth generation are discussed.

Four principles of the fifth-generation integrated information system are formulated based on the concept of the central united data base with modular architecture of applications, further development potential and accessibility; the framework of ISS is presented based on module construction principle, including two func-tional parts: central data base and applications based on task-oriented GIS-technologies, control and recording systems; the ISS operation is described in terms of the standard «Surveying» module-function and its interac-tion with «Mobile Equipment Dispatching Control» module designed by VIST Group, Russia, in the form of the «Karier» dispatch control program product.

Key words: integrated information systems, mines, KARIER program product, mine surveying.

1) сформулированы четыре прин-ципа построения интегрированных информационных систем пятого по-коления, которые базируются на идее формирования единой, центральной базы данных, образовании вокруг нее модульной архитектуры прило-жений с возможностью дальнейшее развития и доступностью ее пользо- вателю;

2) представлена общая схема ИСС, реализующая модульный принцип ее построения, состоящая из двух функ-

циональных частей: центральной базы данных и приложений, основу кото-рых составляют специализированные ГИС-технологии, управляющие и ре-гистрирующие системы;

3) дано описание работы ИСС на примере стандартного модуля-функ-ции «Маркшейдерия» и его взаимо-действия с модулем «Диспетчериза-ция мобильного оборудования», раз-работанного российской компанией «ВИСТ Групп» в виде программного продукта «Карьер».