Разработка методов построения и моделей функционирования цифровой платформы управления транспортно-технологическими процессами при добыче минерального сырья.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-17-00184

НазваниеРазработка методов построения и моделей функционирования цифровой платформы управления транспортно-технологическими процессами при добыче минерального сырья.

Руководитель Мясков Александр Викторович, Доктор экономических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС" , г Москва

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-712 - Геоинформатика, дистанционное зондирование Земли и географическая картография

Ключевые слова Транспортно-технологические процессы, архитектура цифровой платформы, мобильные объекты, имитационные модели, геоинформационные базы данных, позиционирование, прогнозирование

Код ГРНТИ52.00.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Представленный проект следует рассматривать, как один из элементов решения актуальной научно-технической проблемы – цифровой трансформации базовых отраслей промышленности, связанных с добычей и переработкой минерального сырья. В рамках проекта предполагается решить ряд научных и инженерных задач, направленных на разработку методов и технологий построения интеллектуальной гео-платформы для управления транспортно-технологическими процессами при извлечении минерального сырья. Рассматриваемые процессы представляют собой сложную инженерно-техническую систему, включающую различные типы устройств и механизмов, совместное функционирование которых не выражается простыми аналитическими зависимостями. Эта система характеризуется: - пространственной распределенностью основных параметров; - нелинейностью и стохастичностью связей между ними, вызванных динамическими изменениями состояния горно-технологической и горно-геологической среды; - отсутствием универсального и формализуемого критерия оптимальности функционирования; - использованием множества эмпирических и экспертных правил при планировании горных работ и управлении процессами добычи и транспортировки минерального сырья. Следует отметить несколько факторов, которые определяют актуальность и реальную возможность решения обсуждаемой проблемы, а именно: 1. Имеется реальный запрос общества на создание разумного (эффективного, безопасного, безлюдного)горного предприятия, который обусловлен: - неизбежными потерями жизни и здоровья людей, занятых на опасных производствах; - усложнением условий эксплуатации и качества рудного сырья эксплуатируемых и перспективных месторождений; - ресурсными ограничениями на эксплуатацию и развитие месторождений. 2. Активно внедряются новые автоматизированные системы мониторинга и управления, которые отличаются от ранее создаваемых: - наличием навигационных приемников ГЛОНАСС/GPS, которые устанавливаются на все мобильные объекты и обеспечивают высокоточное позиционирование, необходимое для осуществления оперативного мониторинга и управления парком горнотранспортного оборудования; - наличием «умных» измерительных устройств на основе различных физических принципов контроля параметров технологических процессов, способных хранить и анализировать информацию; - включением в технологические процессы роботизированных и автономных робототехнических устройств; - возможностью использования мощных современных аппаратно-программных систем, обеспечивающих непрерывный мониторинг большого числа гео-физических, горно-технических и горно-технологических параметров. 3. Развиваются технологии хранения, обработки и анализа больших массивов разнородной информации. В настоящее время наиболее интенсивно ведутся исследования и разработки в сфере создания автономных роботизированных систем грузоперевозки при проведении горных работ в карьерах. Японская компания Hitachi готова представить систему автономных грузоперевозок полного технологического цикла к 2019 году. Другой мировой лидер в области разработки и внедрения роботизированных самосвалов, компания Komatsu, также планирует в ближайшее время, развертывание в регионе Пилбара (Австралия) системы автономных грузоперевозок с не менее чем 150 роботизированными самосвалами. В РФ с 2013 года ведется проект «Интеллектуальный карьер», поддержанный Фондом «Сколково», а площадка с аналогичным названием развивается с 2016 г. в рамках Национальной Технологической Инициативы (кластер «Автонет»). Исследования в области использования методов прогнозной аналитики и искусственного интеллекта для описания функционирования в различных средах мультиагентных транспортных систем и управления ими для решения единой задачи ведутся в ряде зарубежных научных центров, например, в Клаустальском и Мюнхенском технологических университетах (ФРГ), в Университете Карнэги-Мэлон (США), в Университете Лулео (Швеция). В частности, в Университете Карнэги-Мэлон (США) активно исследуется проблематика и ведется разработка высокоэффективных, адаптивных к различным природным и технологическим ландшафтам робототехнических систем для критичных приложений. Таким образом, при формировании предложенного проекта учитываются современные тенденции развития информационных технологий, а также технологий применения автономного транспорта, а основной упор сделан на разработку оригинальных подходов, учитывающих особенности транспортно-технологических операций добычи минерального сырья открытым способом. Научная новизна проекта заключается в следующем: 1. В создании методики построения и архитектуры унифицированной цифровой многоуровневой платформы, обеспечивающей общий интерфейс для сбора, агрегации, систематизации, обработки и анализа разнородной информации о состоянии транспортно-технологического комплекса; 2. В разработке универсальных относительно технологий извлечения минерального сырья алгоритмов решения ряда функциональных задач транспортно-технологического комплекса с использованием оперативных вычислительных моделей, построенных в единой инструментальной среде на основе когнитологических подходов и методов машинного обучения. 3. В разработке оригинальных методов и средств моделирования процессов взаимодействия объектов (в том числе, автономных) транспортно-технологического комплекса, с использованием физических и виртуальных моделей.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Зыков С.В., Темкин И.О., Дерябин С.А. Tradeoff-based architecting of the software system for autonomous robotized open pit mining Procedia Computer Science, Vol. 159, P. 1740-1746 (год публикации - 2019)
10.1016/j.procs.2019.09.345

2. Темкин И., Дерябин С., Конов И., Ким М. Possible Architecture and Some Neuro-Fuzzy Algorithms of an Intelligent Control System for Open Pit Mines Transport Facilities Frontiers in Artificial Intelligence and Applications, Vol. 320: Fuzzy Systems and Data Mining V, P. 412 - 420 (год публикации - 2019)
10.3233/FAIA190205

3. Темкин И.О., Мясков А.В., Конов И.С., Дерябин С.А. О методах построения и функционировании цифровой платформы управления транспортно-технологическими процессами в карьерах Горный журнал (Gornyi Zhurnal), №11, с. 82-86 (год публикации - 2019)
10.17580/gzh.2019.11

4. Дерябин С.А., Зыков С.В., Микитенко И.И. Мультиагентная интеллектуальная система управления автономным карьерным транспортом Евразийский Союз Ученых, №10 (67) ч.6, с. 27-32 (год публикации - 2019)
10.31618/ESU.2413-9335.2019.6.67.379

5. Темкин И.О., Клебанов Д.А., Дерябин С.А., Конов И.С. Построение интеллектуальной геоинформационной системы горного предприятия с использованием методов прогнозной аналитики Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), №2, с. (год публикации - 2020)

Публикации

1. Александр Мясков, Игорь Темкин, Сергей Дерябин, Дора Маринова Factors and Objectives of Sustainable Development at the Implementation of Digital Technologies and Automated Systems in the Mining Industry E3S Web of Conferences, Volume 174, 04023 (год публикации - 2020)
10.1051/e3sconf/202017404023

2. Дерябин С.А., Темкин И.О., Зыков С.В. About some issues of developing Digital Twins for the intelligent process control in quarries Procedia Computer Science, Volume 176, Pages 3210-3216 (год публикации - 2020)
10.1016/j.procs.2020.09.128

3. С.А. Головин, С.В. Зыков, Ю.П. Кораблин, Д.А. Крюков Применение высокоуровневых методов компромиссной оптимизации для управления автономной роботизированной добычей полезных ископаемых открытым способом Российский технологический журнал, № 8 (5), с. 7-18 (год публикации - 2020)
10.32362/2500-316X-2020-8-5-7-18

4. Конов И.С., Дерябин С.А., Темкин И.О. Построение интерактивной геоинформационной модели технологических зон карьера на основе интеграции гетерогенных пространственных и технологических данных Горный информационно-аналитический бюллетень, №12 (специальный выпуск 43), С. 3-16 (год публикации - 2020)
10.25018/0236-1493-2020-12-43-3-16

5. Темкин И.О., Мясков А.В., Дерябин С.А., Рзазаде У.А. Digital twin modeling of transport processes for on-line dispatch control in opet pit mining Eurasian Mining (год публикации - 2020)

Публикации

1. Дерябин С. А., Рзазаде Ульви Азар оглы, Кондратьев Е. И. Методика автоматической интеграции слабоструктурированных потоков гетерогенной информации для высокоточного динамического 3d моделирования транспортно-технологического процесса открытых горных работ Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции "Цифровые технологии в горном деле", 2021, c 21-22 (год публикации - 2021)
10.37614/978.5.91137.450.1

2. Темкин И. О., Мясков А. В., Дерябин С. А. Платформа управления транспортнотехнологическими процессами при добыче полезных ископаемых открытым способом: архитектура, принципы построения и функционирования Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции "Цифровые технологии в горном деле", 2021, c 63-65 (год публикации - 2021)
10.37614/978.5.91137.450.1

3. Темкин И., Мясков А., Дерябин С., Конов И., Иванников А. Design of a digital 3D model of transport–technological environment of open-pit mines based on the common use of telemetric and geospatial information Sensors, 2021, 21(18), 6277 (год публикации - 2021)
10.3390/s21186277

4. Сиземов Д.Н., Темкин И.О., Дерябин С.А., Владимиров Д.Я. Some aspects of improving target capacity of unmanned dump trucks in open pit mines Eurasian Mining (год публикации - 2021)

5. Дерябин С.А., Кондратьев Е.И., Рзазаде У.А., Темкин И.О. Язык моделирования архитектуры цифрового предприятия: методологический подход к проектированию систем Индустрии 4.0 Горный информационно-аналитический бюллетень (год публикации - 2022)

6. Дерябин С.А., Рзазаде У.А., Кондратьев Е.И., Темкин И.О. Метамодель архитектуры системы автономного управления транспортно-технологическими процессами в карьере Горный информационно-аналитический бюллетень (год публикации - 2022)

7. Дерябин С.А., Иванников А.Л., Мисинева Е.В. Построение гибридной имитационной модели экологического состояния горнопромышленного региона на основе мультиагентного подхода Горный информационно-аналитический бюллетень (год публикации - 2022)