Досягнення наукової школи В.М.Назаренка

Криворізький регіон на сьогодні дає 80% залізної руди України, близько 50% металу. У місті існує 5 найпотужніших гірничо-збагачувальних і наймогутніший в Європі металургійний комбінат, залізорудні шахти з глибиною понад півтора кілометри. Територія гірничих відводів займає нині площу 20% від загальнодержавної. Це відповідно визначало цілий спектр промислових та екологічних проблем.

Перші наукові розробки Володимира Михайловича починаються з 1966 р. Вони були обґрунтовані необхідністю розробки автоматизованих систем шахтного підйому для великих глибин. На цих глибинах на поведінку хвостових канатів проявлявся вплив обертання Земної кулі та інші чинники. Як наслідок, канати через кручення паралізовували процес підйому. Нашою науковою школою було створено автоматизовані системи шахтного підйому без зрівноважувальних канатів: одна в розвиток системи інженера Блейєра (Південна Африка), рис.1, друга принципово нова з викорис-танням трьох багатоканатних підйомних машин з шківами тертя, рис.2.

Рис.1. Схеми процесу підйому у розвиток системи Блеєра

Рис.2. Автоматизована система шахтного підйому з шківами тертя без зрівно-важувальних канатів

Рис.3. Схема автоматизації дробарної фабрики Південного ГЗК

Був розроблений математичний опис об’єкту управління як багатомірної системи. Розроблена автоматизована система управління шахтним підйомом, що забезпечила реалізацію раціональних режимів роботи.

Подальша наукова діяльність стосувалася розробок автоматизованих систем управління рудопідготовкою. Зміна якості сировини, що поступає на переробку, вимагала режимних змін за допомогою гнучкого автоматизованого виробництва.

Вперше промодельовані особливості режимів роботи дробильно-сортувального, транспортного та рудопідготовчого обладнання в гнучкому автоматизованому режимі. Розроблені динамічні алгоритми оптимізації напрямків рудопідготовки. Експериментально отримані диференційні рівняння бункерів, дробарок, грохотів, транспортних засобів. Розроблені і впроваджені системи діагностування рівня завантаження бункерів, дробарок, величин їх розвантажувальних щілин. За результатами досліджень виготовлялась апаратура керування. Автоматизована система дозволяє промоделювати вантажопотоки, що поступають на транспортування, оцінити якість, собівартість промислового продукту в будь-якій точці технологічної схеми.

Зазначене дозволило створити моделі для побудови автоматизованих робочих місць головних спеціалістів системи рудопідготовки. Розроблений математичний апарат для оцінки прогнозування інтенсивності вантажопотоку має наступні можливості:

  • моделювання трансформування вантажопотоку різними технологічними механізмами;
  • демонстрація в часі величини вантажопотоку при надходженні до транспортного засобу;
  • формування закономірностей зв’язків між вантажопотоком та тяговим зусиллям керованого транспортного механізму;
  • оцінка собівартості процесу транспортування на основі показників використання робочого механізму;
  • побудова моделей собівартості промислового продукту в будь-яких точках схем ланцюгів-апаратів.

Рис.4. Характеристики інтенсивності вантажопотоку в системі крупного подрібнення

Подальші дослідження присвячені автоматизації важких багатопривідних конвеєрів довжиною до 2 км і конвеєрних ліній. Це найпотужніші конвеєри, що випускались в Радянському Союзі, і мають до 4 приводних барабани. Такі системи актуальні в місцях, де практично немає доступу людини, а матеріал необхідно транспортувати на десятки кілометрів. Це безлюдні території Росії, Казахстану тощо. Нами були розроблені та впроваджені системи автоматичного регулювання як швидкістю транспортування, так і величиною натягу стрічки. Зокрема, такі системи в Радянському Союзі були розроблені і впроваджені вперше. Собівартість транспортування зменшилась вдвічі. Це дозволило збільшити строк служби стрічки у 1,7-2,2 рази, підтримуючих роликів в 2 рази, знизити енерговитрати на 50-60%. Були створені та впроваджені алгоритми управління для зменшення навантаження на механічне обладнання і підвищення ККД транспортного засобу. При цьому враховувались: ККД всіх елементів конвеєру, пружність, в’язкість стрічки, випадковість її завантаження тощо.

Розроблені та впроваджені автоматизовані системи управління конвеєрними лініями при завантаженні залізничного транспорту, система “бігуча хвиля”.

Зазначені системи керування неодно-разово демонструвалися на ВДНХ в Москві та Києві. Розробки втілені в проектах та обладнанні, що випускались наступними провідними оргпнізаціями: ЗАТ “Новокраматорський машинобудівний завод”, м.Краматорськ; ВАТ “Азовмаш”, м.Маріуполь; ВО Уралмашзавод, м.Єкатеринбург; Олександрійський, Харківський, Таллінський електромеханічні заводи; завод Виброприлад, м.Таганрог; проектні інститути Електротяжхімпроект, Металургавтоматика, м.Дніпропетровськ; Механобр, м.Санкт-Петербург, Тяжпромелектропроект, м.Харків, м.Волгоград, м.Санкт-Петербург; Кривбасавтоматика, Механобрчормет, КРИВБАСПРОЕКТ, м.Кривий Ріг. Розробки внесені до бази даних інституту науково-технічної інформації м.Філадельфія.

Рис.5. Режими роботи конвеєрної лінії на основі «бігучої» хвилі

Останні 15 років наша наукова школа займається розробкою інтегрованих систем управління з трьома вихідними коор-динатами (кількість виробленої продукції, її якість та собівартість). При цьому слід визначити 4 напрями діяльності: геоіфор-маційні системи (ГІС); системи контролю економіко-організаційної діяльності під-приємства; системи диспетчерського уп-равління; системи технічного зору.

Була створена геоінформаційна система (ГІС) K-MINE – сучасна інформаційна технологія. Вона надає можливість поєднати модельне зображення територій (відображення карт, схем земної поверхні та надр) з інформацією табличного типу (статистичні дані, списки, економічні показники). Розроблена багатовимірна математична модель представлення даних, яка в порівнянні з іншими скорочує об’єми графічних файлів в декілька разів. Це значно збільшує продуктивність роботи ГІС при незмінних комп’ютерних ресурсах. Розроблене графічне середовище дозволяє представляти геопросторові дані як у блочному, точковому вигляді, так і проводити каркасне моделювання об’єктів будь-якої складності. Розроблена технологія дає можливість зберігати дані як у графічних форматах, так і в промислових базах даних. Особливістю системи є можливість поєднання даних різних форматів в одній ГІС.

ГІС розроблялась, коли вже були сформовані сучасні операційні системи та системи управління базами даних. Це дало змогу найбільш раціонально пристосувати її до сучасних інформаційних і апаратних засобів.

Геоінформаційна система K-MINE – сучасний механізм не тільки представлення, але й обробки даних. Вона налічує в своєму складі більше десятка потужних програмних модулів, що дозволяють використовувати її в різних галузях народного господарства. Використання ГІС K-MINE в гірничій і дозволяє вирішувати задачі оптимального видобутку і переробки корисних копалин. Існують модулі планування і проектування гірничих робіт, що дозволяють формувати оптимальний графік роботи підприємства з використанням різних критеріїв: максимізації прибутку, стабілізації якості, продуктивності. Ця система дозволяє аналізувати перспективу роботи підприємства на різних інтервалах часу: зміна, тиждень, місяць, рік, перспектива на тривалий відрізок часу.

Використання ГІС для гірничих підприємств дозволяє знизити собівартість добутку гірничої маси на 5-7%, підвищити якість залізорудного концентрату на 3-5%.

Рис.6. Приклад створення тривимірної цифрової моделі поверхні кар’єру

Зараз ця система використовується для підприємств з відкритим та підземним способом видобутку корисних копалин. За багатьма параметрами вона перевищує відомі закордонні аналоги, при цьому значно дешевша. Система сертифікована на відповідність стандартів ISO і використовується десятками підприємств, серед яких велетні української гірничо-видобувної галузі, проектні, дослідні інститути, виробники навігаційного обладнання тощо.

Ефективне управління виробництвом неможливе без комплексного обліку чотирьох взаємозалежних потоків: матеріальних, енергетичних, фінансових, інформаційних. Тому другий напрямок розробок – створення вітчизняної ERP-системи. Це комплексна система управління підприємством КАІ з оптимізацією бізнес-процесів та вирішенням різноманітних технологічних задач. Використання системи на гірничих підприємствах дозволяє підвищити ефективність роботи працівників на 10-12%, зменшити інформаційне навантаження в 2,5-3 рази. Це впливає на якість проектних та управлінських рішень, на зниження собівартості продукції, підвищення її якості та забезпечення збуту.

Системи диспетчерського управління використовують елементи супутникової навігації. Ці розробки пройшли випробування в суміжних проектах з українськими виробниками.

Системи технічного зору створені та впроваджені як системи автоматизованої оцінки гранулометричного складу підірваної гірничої маси на базі обробки відеозображень. Це дозволяє технологам оперативно приймати рішення, знизити собівартість концентрату, зокрема на ІнГЗК до 3%.

Всі результати діяльності можуть бути накопичені в ГІС підприємства. В подальшому можуть бути об’єднані в муніципальну ГІС району, міста, країни для аналізу, наприклад, результатів промислової діяльності, зайнятості населення, екологічного стану, енерговитрат на одиницю продукції, енергоспоживання на душу населення тощо для подальшого моніторингу.

Наша наукова школа брала участь у формуванні в Криворізькому технічному університеті факультету інформаційних технологій. Відкрили випуск трьох нових комп’ютерних навчальних спеціальностей. Криворізьким територіальним відділенням Міжнародної академії комп’ютерних наук і систем видається науковий журнал “Академічний вісник”. Назаренко В.М. є головою докторської спеціалізованої вченої Ради по захисту дисертацій. При кафедрі працює постійно діючий науковий семінар. Ним опубліковано 483 наукових праці, 121 об’єкт інтелектуальної власності захищений охоронними документами.

Рис.7. Визначення гранулометричного складу підірваної гірничої маси за фотографічним знімком

З 2006 року при кафедрі відкрита локальна мережева академія фірми СISСO для підготовки фахівців з комп’ютерних мереж. Наша наукова школа регулярно проводить Міжнародні наукові конференції, республіканські семінари, приймає участь у виставках, неодноразово вигравала тендери у поважних іноземних конкурентів. Сподіваємося зробити ще вагоміший внесок в розвиток української науки.

Назаренко В.М., докт. техн. наук, проф., Назаренко М.В., канд. техн. наук, доц.,

Назаренко Н.В. канд. техн. наук, доц., патентний повірений України

(Криворізький технічний університет, м.Кривий Ріг)

Академічний вісник, № 19 2007

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>