Геоинформационная система K-MINE: современное состояние и развитие в области недропользования

Назаренко В.М., Назаренко М.В.

Геоинформационная система K-MINE начала свое развитие в 90-х годах прошлого столетия и продолжает совершенствоваться по сегодняшний день. Первыми шагами в этом направлении было создание в 1995-1996 годах автоматизированного рабочего места маркшейдера. Огромный интерес, проявленный к этому проекту со стороны Ингулецкого ГОКа, и недюжинная работоспособность наших специалистов позволили примерно за 6 месяцев создать программный продукт, который автоматизировал практически все расчеты, выполняемые участковыми маркшейдерами. Он включал и ведение электронного журнала, и обработку маркшейдерских съемок, и составление отчетной документации, и десятки других задач, облегчающих работу персонала. Далее возникла необходимость интеграции АРМа маркшейдера с цифровой моделью карьера. Своих средств для работы с компьютерной графикой в тот период мы не имели, и поэтому первую цифровую модель попробовали реализовать на безе одной из САПРовских систем. Через несколько месяцев, после первых попыток, специалисты Ингулецкого ГОКа могли самостоятельно работать с моделью в графическом виде и выполнять некоторые задачи.

Это была первая украинская программа, которая могла конкурировать с иностранными системами. Как показал практический опыт использования графической среды сторонних разработчиков, порой было сложно реализовать необходимые технологические решения, особенно это касалось производительности. Поэтому вскоре было принято решение о разработке собственного графического ядра, которое появилось в 1999 году. С нашей точки зрения, это был технологический прорыв. Мы полностью ушли от иностранных графических систем и больше к ним не возвращались.

Однако мы понимали, что на одной маркшейдерии далеко «не уедешь». И нужно идти дальше. Поэтому занялись созданием новых модулей для геологов и горных инженеров.

Постепенно появились средства векторизации картографического материала. Их использование значительно упростило процессы создание цифровых моделей и позволило выполнять работы своими программами. В 2002 году начали внедряться первые модули геологического обеспечения горных работ. Модуль геологического обеспечения стал «пробой пера» в геологической сфере. На тот период он, в первую очередь, предназначался для оперативной обработки данных геологического опробования и учета. Задачи трехмерного моделирования, геостатистический анализ были реализованы не полностью.

В 2004 году Северный ГОК запустил K-MINE на двух своих карьерах для работы маркшейдеров, геологов и горных инженеров. Постепенно большая часть специалистов Первомайского и Анновского карьеров освоила работу в системе и, как нам показалось, «приняла» ее. Но с 2006 года Северный ГОК резко обратил свои взоры исключительно в сторону иностранных программных продуктов. Были попытки заменить нашу систему на другие программы. Этот процесс продолжалось почти семь лет. Система не обновлялась, не проводилась техническая поддержка. Смогла ли выдержать такие потрясения какая-либо другая система – вопрос? Но, как ни странно, люди ее использовали. Постепенно все более укреплялось понимание специалистов, что «Запад им не поможет».

В том же 2006 году Полтавский и Южный горно-обогатительные комбинаты начали внедрение K-MINE. Это было, по нашему мнению, самой высокой оценкой нам и наивысшей степенью доверия. Мы понимали, что должны выполнить работы значительно лучше, чем могли это сделать конкуренты. У нас просто не было права на ошибку. И мы старались. Каждый день, каждый час наша работа была «под прицелом» со стороны сторонников использования западных программ. Мы выкладывались «на все сто». Но работать на этих объектах было особенно приятно. Усилия прикладывали не только мы, но в первую очередь, специалисты комбинатов. Мы будто совместно строили общий дом, в котором было бы комфортно жить. Полтавский ГОК даже приобрел ряд англоязычных лицензий для работы иностранных специалистов, которые к ним периодически приезжают. Общие усилия не прошли даром, все поставленные задачи были выполнены. Сегодня эти комбинаты, по нашему мнению, являются наиболее передовыми в плане использования автоматизированных систем управления горными работами. Именно у них стоит поучиться многим горным предприятиям, «пока еще использующим» программные разработки канадских, австралийских или американских горно-геологических ГИС.

После Полтавского и Южного ГОКов K-MINE стал действительно унифицированной системой, способной идти в «самостоятельное плавание». Далее происходило ее совершенствование. Каждый последующий объект внедрения добавлял много нового. Особенно, когда вопрос касался новых видов полезных ископаемых, с которыми мы не работали ранее. Систему обкатывали не только на рудных месторождениях, но и на месторождениях огнеупорных и тугоплавких глин, гранитов, титана, известняков, доломитов, урана. Мы научились работать с месторождениями углей, подземных вод, углеводородов. Постепенно система становилась более универсальной. Количество функций возрастало. Нашими клиентами стали предприятия многих регионов Украины, разрабатывающих различные виды полезных ископаемых. Нам приходилось, с одной стороны, удовлетворять максимум потребностей заказчиков, с другой стороны, по возможности унифицировать многие подходы к решению технологических задач. Честно говоря, это было не всегда просто. Иногда приходилось «на ходу» полностью перерабатывать компьютерные модули, что было сравнимо с их новой разработкой.

Постепенно некоторые предприятия, использующие K-MINE, начинали требовать от проектных организаций передачу документации в формате этой системы. Все чаще этот процесс становится одним из требований тендерной документации.

Примерно с 2008 года мы стали замечать, что версии наших программ начинают нелегально распространяться. В определенной мере это воспринималось нами также как положительная оценка – «если крадут, значит это чего-то стоит».

В 2009 году мы реализовали один из крупнейших на тот период проектов по формированию цифровой модели самого большого в Украине месторождения урана. Было перелопачено несколько огромных комнат запыленных журналов геологического опробования. Создана поистине одна из сложнейших геологических моделей, содержащая огромное количество блоков (более 10 миллионов). Размер элементарного блока 0,5х0,5 метра. Подобная детализация позволяет использовать цифровую модель не только для подсчета запасов месторождения, но и одновременно для задач оперативного планирования и ведения горных работ. Подобный подход является одной из важных особенностей, отличающих K-MINE от иностранных «аналогов».

Далее система была запущена на Еристовском и Белановском ГОКах. Для нас эти объекты были очень важны, так как менеджмент и идеология бизнеса на них исходит от западных компаний.

В 2006 году на Ингулецком ГОКе нами был также реализован один из уникальных проектов, который до сих пор остается таковым. Речь идет о системе сквозного технологического планирования основных цехов комбината (рудник, цех технологического автотранспорта, железнодорожный цех, дробильные, обогатительные, флотационные фабрики). В этой системе весь процесс планирования выполняется по единой технологии. Недавно прошло полное обновление и модернизация системы после шести лет эксплуатации. Данная система позволяет вести автоматизированное планирование всего технологического оборудования: от погрузочно-разгрузочной техники до секций обогатительных и флотационных фабрик с учетом графиков ТО и ППР. Одним из основных положений данной системы является возможность перепланирования при изменении основных плановых показателей по производству конечной продукции и других факторов.

Наряду с этим развивались средства интеграции K-MINE в единую систему управления ресурсами предприятия. Появились программные модули, позволяющие подключаться к различным системам управления баз данных (СУБД), конвертировать таблично-графические массивы из других геоинформационных систем (ГИС) и горно-геологических информационных систем (ГГИС). Мы научились понимать и обрабатывать данные AutoCAD, ArcGIS, MapInfo, Gems, Micromine, Datamine и многих других.

Графическое ядро было разработано таким образом, чтобы позволить вести обработку одновременно и трехмерных, и двухмерных данных. При этом, работоспособность практически не зависит от масштаба представления графики. То есть, систему можно использовать как обычную ГИС, как ГГИС или САПР. В этом есть еще один аспект ее уникальности.

Для примера, в настоящее время на Полтавском ГОКе формируется электронная карта промплощадки. Она включает в себя все здания и сооружения, коммуникации, объекты инфраструктуры. Для всех объектов выполняется привязка семантической информации. Такая карта сможет помочь, например, энергетику с помощью средств

K-MINE получить доступ к параметрам изоляторов на ЛЭП, характеристикам трубопроводов, датам ремонтов, другой важной информации. Обновление характеристик объектов выполняется в режиме реального времени. Таким образом, в составе единой системы могут работать маркшейдеры, геологи, горные инженеры, энергетики, транспортники, специалисты по IT и другие. Все другие горно-геологических ГИС не позволяют выполнять таких работ и требуют привлечения других программных продуктов, а это дополнительные затраты и трудности в интеграции систем. Использование единого программного продукта для решения таких задач исключает дублирование данных и необходимость конвертации данных из системы в систему, что, свою очередь, снижает риски возникновения ошибок, сокращает потери времени и другие негативные факторы. Это наш с Вами отечественный СНГовский продукт.

В середине 2011 года, после длительного изучения, анализа, согласований и разрешений систему начал использовать Арселлор Миттал Кривой Рог. В настоящее время успешно заканчивается базовый этап ее внедрения на Новокриворожском ГОКе, и мы надеемся на серьезные перспективы работы с компанией.

В последние годы K-MINE был адаптирован для работы с системами оперативного диспетчерского управления. В частности, существует давний положительный опыт работы с представителями российских разработчиков – компанией ВИСТ ГРУПП. Существует опыт работы с ними на ИнГОКе, СевГОКе, в настоящее время начинается проект по Южному ГОКу и ряду российских предприятий. Наши решения также полностью адаптированы под работу с системой Wenco и Modular.

В настоящее время ГИС K-MINE согласована с Ростехнадзором, что дало возможность выхода нашей компании на российский рынок. Ряд предприятий России начали использовать систему в работе.

За весь период развития K-MINE прошел очень интересный и тернистый путь. На нем были взлеты и падения, радости и разочарования, было все, что можно и даже нельзя представить. Но процесс развития остановить нельзя.

Одной из отличительных черт нашей компании является то, что мы не только занимаемся разработкой и внедрением программного обеспечения, но и выполняем инжиниринговые работы. В частности, одними из направлений нашей деятельности является геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых, проектные работы горно-геологического направления. Все данные работы выполняются с использованием системы K-MINE. Подобные работы позволяют нашим специалистам глубже понимать проблемы, стоящие перед проектантами, геологами, геодезистами, и лучше чувствовать их потребности в тех или иных задачах. Такие подходы позволили нам разработать методологию построения единой базы проектной документации, которая может быть использована в любой проектной организации, дали толчок к созданию ряда модулей и библиотек, позволяющих сформировать средствами одной системы комплексный проект, включающий не только горную часть, но и разделы генплана, транспорта, электротехнической части, ОВОС и другие.

В настоящее время закончена разработка модуля расчета вентиляции шахт и построения плана ликвидации аварии. Начата разработка алгоритмов моделирования геомеханического состояния горного массива и прогнозирования воронок обрушения.

Закончена разработка программного модуля определения оптимальных контуров отработки месторождения, исходя из экономических показателей.

В последнее время мы выполнили ряд работ совместно с Государственной комиссией Украины по запасам полезных ископаемых, связанных разработкой методологии, алгоритмов и программного обеспечения по гармонизации различных систем подсчета запасов. В настоящее время выработаны подходы по автоматизированному переводу запасов по классификации Государственного фонда недр Украины в другие наиболее распространенные в мире системы (шаблон CRIRSCO, Рамочная классификация ООН, Российская система подсчета запасов и ресурсов, SPE (PRMS), SEC) и обратно. Подобные разработки позволят относительно просто, без привлечения западных компаний и внушительных финансовых средств формировать банковские ТЭО практически под любую систему подсчета запасов при условии выполнения экспертной оценки месторождения в ГКЗ Украины.

Что представляет K-MINE сегодня. Это интегрированная геоинформационная система, которая используется в разных областях народного хозяйства.

Касательно горного производства, это не просто программа, а комплекс модулей, позволяющих полностью охватить задачи обработки горно-геологической документации и управления горными работами для предприятий с открытым и подземным способами добычи. Система имеет средства, позволяющие работать с месторождениями любых видов полезных ископаемых: твердых рудных и нерудных, энергетических, подземных вод и др. В последнее время интенсивно ведутся работы адаптации системы применительно к месторождениям углеводородов.

В настоящий момент система позволяет:

1. Формировать цифровые модели месторождений, территорий, генплана предприятия.
2. Выполнять геолого-экономическую оценку месторождений.
3. Определять оптимальные контуры отработки месторождения, исходя их экономических показателей.
4. Вести пополнение цифровых моделей с использований различных типов геодезических измерительных инструментов, вести обработку данных геологического опробования.
5. Вести календарное планирование отработки месторождения на различные интервалы времени и с любой дискретностью.
6. Выполнять проектирование горных и буровзрывных работы.
7. Создавать комплексные системы оперативного диспетчерского управления горнотранспортным оборудованием, технологического и экологического мониторинга.
8. Выполнять экспорт и импорт данных из других систем (интегрировать системы).

Система имеет мультиязычный интерфейс и выпускается на 3 языках: русский, украинский, английский. Внедрение в нее словарей других языков может происходить даже без участия разработчика. На систему в свое время был получен сертификат ISO, рекомендация Госгорпромнадзора Украины, экспертное заключение национального научно-исследовательского института промышленной безопасности и охраны труда.

Сегодня K-MINE состоит из двух графических структур (ядер): K-MINE и K-MAP. Первый используется для построения горно-геологических систем предприятия, холдинга, а второй применяется как чисто ГИСовская система, позволяющая напрямую взаимодействовать с большими массивами геопространственных и атрибутивных данных, и ориентирована для использования  картографических данных с учетом их привязки к поверхности Земли. На базе такого ядра была разработана система AgroMINE, которая уже начинает использоваться в сельскохозяйственных предприятиях и агрофирмах. Ведутся разработки кадастровой системы

K-MAPCAD.

Система имеет в своем составе комплекс запатентованных алгоритмов для построения каркасных и блочных моделей месторождений, что позволяет существенно упростить и ускорить процесс формирования цифровых моделей в сравнении с иностранными аналогами. В частности, система позволяет работать с блочными моделями, неограниченными по количеству блоков (некоторые «брэндовые» системы уже в районе 1 миллиона блоков перестают работать). Наличие таких алгоритмов позволяет использовать точные блочные модели не только при подсчете запасов или расчете перспективы отработки месторождения (как это делается в других «именитых» системах), но и для оперативного планирования и ведения горных работ.

Созданная библиотека графических объектов и структуризация информации в базе данных системы позволяет одновременно работать и геодезистам, и геологам, и проектантам. Также могут пользоваться специалисты других профилей. Например, система позволяет формировать модели любых коммуникаций (причем, это не просто набор линий, а специальные объекты с набором атрибутивных данных и реалистичным трехмерным представлением). Например, энергетик предприятия может видеть у себя на мониторе водопроводы, газопроводы или высоковольтные кабели, съемку которых выполняют маркшейдеры. Он может дополнять эти объекты атрибутивными данными: паспорта, даты технического обслуживания (ТО) и планово-предупредительных ремонтов (ППР), принадлежность этого оборудования к цеху, подразделению. Вся эта информация вносится и хранится в единой базе данных, может быть извлечена по запросу и использоваться в расчетах графиков ТО, ППР, графиках закупок оборудования и комплектующих и др. В этом есть еще один аспект уникальности системы, что существенно отличает ее от других горно-геологических программ.

То есть, средствами K-MINE возможно закрыть вопросы, которые могли быть решены с привлечением 3, 4 иностранных систем. В результате конечные решения становятся дешевле, исключается необходимость интеграции разных систем и конвертации графических данных, снижается степень рисков возникновения ошибок по вине человека.

Наличие специального интерфейса позволяет подготавливать информацию для руководства предприятий, работников звена высшего менеджмента. Наличие подобных средств системы позволяет оперативные принимать решения по управлению предприятием.

К чему приводит использование данной системы? Варианты ответов могут быть разными. Как и все информационные системы, K-MINE призвана упростить работу специалистов, повысить производительность их работы, взять всю рутинную и часть интеллектуальной работы на себя, а человеку оставить функции окончательного принятия решения. Применение данной системы позволяет существенно снизить информационную нагрузку на человека. Известно, что информационная перегрузка специалистов – это «закономерные» ошибки, которые приводят к финансовым потерям предприятия и их собственников. Снижение этой информационной нагрузки ниже допустимых норм – это также важный аспект использования компьютерных программ, который трудно оценить.

Использование K-MINE на предприятиях приводит к:

• снижению себестоимости добычи горной массы;
• повышению качества конечной продукции;
• ускорению процессов получения оперативной информации;
• повышению производительности при выполнении проектных работ;
• обеспечению безбумажной технологии ведения документооборота, проектирования объектов и др.;
• повышению культуры труда.

Особое внимание в последние годы мы стали уделять подрастающему поколению. Это высшие учебные заведения: студенты, аспиранты, преподаватели. За последние три года мы заключили договора с 38 ВУЗами. В прошлом году начался процесс работы и с российскими ВУЗами, с четырьмя из которых уже есть положительный опыт.

В 2011 году нами была открыта программа K-MINE: ВУЗ. В рамках этой программы мы предоставляем учебные лицензии, проводим обучающие семинары, осуществляем техническую поддержку. Все это выполняется на безоплатной основе. Главная задача в данном случае – не заработать, а научить. В прошлом году было проведено 7 выездных учебных семинаров, два из которых – в России.

Работа с ВУЗами начинает приносить первые плоды. В частности в конкурсе СТУД-ГИС, который был объявлен в прошлом году, приняло участие около трехсот студентов, среди которых геологи, горные инженеры, экологи и др. Ряд дипломных проектов, выполненных с использованием K-MINE, поистине заслуживают уважения. Совместно с некоторыми ВУЗами мы проводим научно-исследовательские работы и совместно выполняем коммерческие проекту.

Как мы видим перспективы развития системы в области недропользования на ближайшие годы?

1. Особое внимание на сегодняшний день уделяется переводу системы на NET технологию. Это позволит эксплуатировать ее в разных операционных системах и платформах. Процесс этот не быстрый, но надеемся года за два его завершить.
2. Создание мультимедийного курса обучения K-MINE. Этому способствует окончание разработки интернет ориентированной автоматизированной системы дистанционного обучения KAI-IСПИТ.
3. Серьезное внимание в ближайшее время будет уделено продолжению разработки алгоритмов по дешифрированию технологических данных работы буровых станков, формированию трехмерной модели прочностных свойств горного массива, проектированию и ведению буровзрывных работ с учетом этих факторов. Направление является важным, и в перспективе может привести к пересмотру многих нормативных документов в области горного производства в Украине.
4. Разработка комплекса программ экологического мониторинга и контроля.
5. Расширение функциональности системы при выполнении крупномасштабных наземных съемок территории, обработке и дешифрировании данных дистанционного зондирования.
6. В последнее время начата разработка модуля моделирования динамики поведения жидких сред в недрах земли. Планируется разработка дополнительных задач на базе постоянно действующих моделей месторождений углеводородов.
7. Также мы продолжаем разработку дополнительных функций, позволяющих формировать все разделы проектной документации жизненного цикла отработки месторождений.
8. Планируется постепенное расширение маркетинговой компании не только на территории Украины, но, в первую очередь, за ее пределами, а также развитие сотрудничества с Высшими учебными заведениями в сфере образования и научно-исследовательских работ.

В заключении, хотелось бы отметить, возрастающую агрессию к нам со стороны конкурирующих структур. Все чаще нам приходится иметь дело с разного рода недружелюбными выпадами, а иногда и «прямыми оговорами», нередки стали проявления «недобросовестной», а иногда и открыто «враждебной» конкуренции. Некоторые иностранные компании видимо очень болезненно переживают наше развитие и их действия иногда проявляется в самых непредвиденных ситуациях. Но в последнее время побеждают они реже. И в этом, как нам кажется, в первую очередь, заслуга специалистов наших горнодобывающих предприятий, которые просто добросовестно выполняют свое дело, свою работу и хотят видеть свои предприятия процветающими и передовыми. Мы благодарны им за понимание, поддержку и терпение. Огромное спасибо Вам.

Надеемся, что в процессе семинара Вы приобретете для себя много интересного и полезного. Убеждены, что он окажет на Вас благотворное воздействие, и мы станем в дальнейшем с Вами друзьями и партнерами. Во всяком случае, мы к этому стремимся.

Удачи и успехов всем!