Технічні науки

Сілаєв В.І, д.т.н., професор

ПАТ «Автоматгірмаш» ім. В.А. Антипова, Україна

ЕКОНОМІЧНА ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ВПРОВАДЖЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ НА ВУГІЛЬНИХ ШАХТАХ

Постановка проблеми у загальному вигляді. Зв’язок з науковими та практичними завданнями. На шахтах України впроваджуються сучасні автоматизовані системи контролю стану технологічних процесів, устаткування, внутрішньошахтного середовища та шахти в цілому, створені з використанням інформаційних технологій. Достатньо широко використовуються уніфіковані телекомунікаційні автоматизовані системи УТАС, комплекси аерогазового контролю КАГІ, почали впроваджуватися системи моніторингу роботи видобувних дільниць, системи комплексної безпеки СКБ. Ведуться розробки нових, більш вдосконалених систем управління і контролю.

Сучасні автоматизовані системи дозволяють оперативно оцінювати ситуацію на підприємстві, а найбільш розвинені і прогнозувати її розвиток, поліпшити результати господарювання, попереджати аварії та зменшувати їхні негативні наслідки, поліпшити умови праці та підвищити її безпеку, приймати оптимальні управлінські рішення в умовах невизначеності і ризику.

Отже важливою задачею є задача оцінки величини ефекту від впровадження таких систем на конкретній шахті на стадії їх створення та визначення фактичного ефекту при їх експлуатації.

Визначення результатів впровадження цих та інших систем здійснюється за договорами з Міненерговугілля, концерном «Горные машины», інжиніринговою компанією «Інпромтех», при виконанні яких необхідно встановити джерела економічного і соціального ефекту, стримуючі чинники, напрямки удосконалення систем.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Виділення невирішених питань. Питання розробки та впровадження сучасних автоматизованих систем на базі інформаційних технологій розглядаються в багатьох публікаціях.

В монографії [1] наведена концепція оптимального управління вугільною шахтою, критерії оптимального управління шахтою та її дільницею; найбільш повно описано автоматизовані системи та засоби автоматизації, їх функційні можливості та сфери застосування, обґрунтовано необхідність багатофакторного контролю стану об’єктів та прогнозу його розвитку.

Функційні можливості систем автоматизації багатьох об’єктів відображені у публікаціях [2, 6]. Тут описано існуюча широко використована система [2] та розроблювані системи, що пропонуються шахтах для використання.

Структура та результати промислових випробувань засобів автоматизованого контролю важливіших об’єктів шахт, оцінки отриманої інформації та рекомендацій щодо прийняття управлінських рішень наведені у [3, 4].

Перший варіант методики визначення економічного ефекту від використання автоматизованих систем [7] містить кілька помилок.

Теоретичні питання забезпечення оптимального управління шахтою або її об’єктами та безпечного функціонування автоматизованих систем розглянуто у [5, 8].

Але у всіх публікаціях не міститься методика визначення економічного ефекту від використання сучасних систем автоматизації.

Мета дослідження. Навести методику оцінки економічного ефекту від використання систем автоматизації шахт на базі інформаційних технологій.

Виклад основного матеріалу. Обґрунтування отриманих результатів. Джерелами економічного ефекту при використанні вказаної системи і комплексу ДПШ є:

– скорочення простоїв з організаційних причин за рахунок упорядкування режиму роботи (скорочення часу на перезміну і часу роботи на сполученнях лави зі штреком);

– скорочення простоїв, пов’язаних з встановлення місця і причини відмови обладнання;

– економія електроенергії за рахунок скороченні часу холостої ходи стрічкових конвеєрів;

– запобігання відмов обладнання і зниження пов’язаних з цим витрат на їх усунення, а також об’єму втраченого видобутку;

– недопущення прискорення зносу обладнання внаслідок експлуатації його у режимі перенавантаження;

– попередження небезпечних виробничих факторів – вибухів, спалаху газу і пилу, газодинамічних явищ, пожеж, обвалів та порушень породи та вугілля, аварій устаткування, падіння людей.

На етапі розробки системи ефект від усіх перерахованих джерел визначити неможливо, внаслідок відсутності необхідної інформації зокрема про простої організаційні та з-за відмов устаткування, але можливо зробити його оцінку.

Для визначення ефекту необхідні дані про:

– режим роботи вибоїв, їх навантаження, коефіцієнт машинного часу;

– устаткування, що використовується для видобутку та транспортування вугілля з визначенням потужності його приводів та діапазонів її розподілення; ток приводів – номінальний та холостого ходу;

– ціну та собівартість вугілля;

– питомому вагу умовно-постійних витрат;

– показники відмов та час на їх усунення.

Використовуються також дані інших організацій про середні розміри збитків від небезпечних факторів та їх вірогідність.

З метою отримання узагальнюючих статистичних даних було досліджено 9 шахт [7], які мають можливість і бажання впровадити систему моніторингу/

Кількість лав на цих шахтах коливається від однієї до чотирьох.

Режим роботи повсюди – 3 зміни з видобутку і одна ремонтна.

Середньодобовий видобуток з лави – від 324 т до 2348 т.

Використовується обладнання:

– комбайни 1К101, РКУ10, КА200, УКД400, МВ-12;

– кріплення 1КД80, КД90, КДЦ, МДТ;

– скребкові конвеєри СП 251, СП 326, КСД 26в, КСД 27.

Сумарна потужність приводів скребкових конвеєрів лави та стрічкових конвеєрів дільниці становить від 355 кВт до 1245 кВт.

Коефіцієнт машинного часу – 0,25-0,68.

Час роботи на сполученнях, хв/од. – від 57 до 90.

Середня кількість відмов на місяць – 2¸90.

Середній час пошуку та усунення відмови, хв – 90-404.

Питома вага умовно-постійних витрат, % – 58,3¸77,0.

Питома вага амортизаційних відрахувань, % – 5,2¸28,0.

Середній рівень навантаження комбайну, % – 80-110.

Кількість стрічок вугілля на добу – 1-6.

Втрати часу при перезміні, хв – 15-60.

Річний економічний ефект від використання системи моніторингу становить

Е_Р = [Q_б + (Q_дод1 + Q_дод2 + Q_від ) ´ кмв_с] ´ DЧП_р + Е_ел + У + R, (1)

де Q_б – обсяг видобутку до впровадження системи, т/рік;

Q_дод1, Q_дод2 – відповідно приріст обсягу видобутку вугілля за рахунок скорочення перезміни та тривалості робіт на сполученнях, т/рік;

Q_від – приріст обсягу видобутку вугілля за рахунок скорочення кількості відмов устаткування та апаратури та зниження часу пошуку і усунення відмов, т/рік;

кмв_с – середньозважений коефіцієнт машинного часу;

DЧП_р – приріст чистого прибутку на 1 т вугілля, грн./т;

Е_ел – скорочення витрат на електроенергію при зниженні часу роботи комбайнів і конвеєрів на холостій ході, грн.

У – економія від скорочення сумарного очікуваного збитку від аварій і нещасних випадків, грн.;

R – економія від скорочення сумарного збитку від втрати трудового потенціалу шахти в результаті аварій і травматизму.

Окремі складові економічного ефекту можна визначити, користуючись формулами.

Приріст обсягу видобутку вугілля на рік при скороченні однієї перезміни на Dt_k хв та тривалості зміни 6 год. становить

, т/рік, (2)

де Q_добб – добовий видобуток вугілля, т;

n_рд – кількість робочих днів на рік;

n_зв – кількість змін з видобутку вугілля на добу.

Приріст обсягу видобутку вугілля на рік при скороченні тривалості робіт на сполученнях Dt_сп хв

, т/рік, (3)

де n_см – кількість смужок вугілля, що знімаються комбайном на добу;

Dt_сн, Dt_св – скорочення тривалості робіт відповідно на нижньому та верхньому сполученнях, хв.

Приріст обсягу видобутку вугілля за рахунок скорочення кількості відмов устаткування та системи – зменшення часу пошуку та усунення відмов на Dt_k хв

, т/рік, (4)

де n_k, n_н – кількість відмов k-го виду за місяць до та після впровадження системи;

t_k, Dt_нв – середній час усунення k-ої відмови до та після впровадження системи хв;

Dt_k – скорочення часу пошуку та усунення k-ої відмови, хв;

m – кількість видів відмов.

Скорочення витрат на електроенергію при зменшенні роботи на холостій ході комбайнів (на Dt_ххк), скребкових (на Dt_ххск), на стрічкових (на Dt_ххлк) конвеєрів, хв

, грн., (5)

де Р_комбх, Р_ссх і Р_лкх – відповідно сумарна потужність холостої ходи комбайна, скребкових і стрічкових конвеєрів дільниці, кВт;

Т_ел – тариф за електроенергію, грн./кВт за год.

Зміна собівартості 1 т вугілля.

Умовно-постійні витрати до впровадження системи

УПВ_б = С_б ·К_упв, (6)

де С_б – собівартості 1 т вугілля, грн.;

К_упв – частка умовно-постійних витрат, частка одиниці.

Зміна витрати

П_р З_б = С_б ·(1 – К_упв). (7)

Після впровадження системи загальні умовно-постійні витрати зростуть на величину її амортизації А_мс та зменшиться на величину скорочення витрат на амортизацію

, (8)

де Ц_с – вартість системи, грн.;

НА_с – норма амортизації системи.

Тоді собівартості 1 т вугілля після впровадження системи становить

, грн./т. (9)

Приріст чистого прибутку на 1 т вугілля

DЧП_р = (С_б – С_н) (1 – Н_ппр) грн./т, (10)

де Н_ппр – норма податку на прибуток, частка одиниці.

Визначення сумарного очікуваного ефекту від аварії, нещасного випадку на рік з врахуванням вірогідності їх появи та ефективності устаткування, що використовується

, (11)

де у_і – очікуваний збиток від аварій та нещасного випадку від небезпечного виробничого фактору, тис. грн./рік;

П_і – середній збиток від аварій, нещасних випадків за і-м фактором, тис. грн.;

р_і – вірогідність виникнення аварії, нещасного випадку за і-м фактором;

к_і – коефіцієнт ефективності устаткування, що впроваджується для попередження аварій, нещасних випадків (при відсутності даних приймається рівним 0,5).

Вірогідність виникнення однієї аварії, нещасного випадку за і-м фактором за рік

, (12)

де m_i – кількість аварій, нещасних випадків на шахтах України за рік;

N – кількість шахт в Україні.

Оцінка сумарного збитку від можливих втрат трудового потенціалу внаслідок аварій і травматизму на рік

, (13)

де кп – середня кількість постраждалих за і-м фактором;

ч_і – збиток від втрати одного робітника внаслідок аварії або травматизму за і-м фактором.

Дані про аварії у вугільній промисловості України з 2000-2006 рр.: виробничий травматизм за 1990-2008 рр. на шахтах Донецької області наведені в [7].

Термін окупності системи

Т_ок = , (14)

де a – коефіцієнт приведення до розрахункового року.

Висновки та перспективи подальших досліджень. Отже розроблено методику оцінки економічного ефекту від використання сучасних систем автоматизації шахт та їх об’єктів і підрозділів. В подальшому необхідно досліджувати конкретні шахти та уточнювати джерела ефекту.

Література

1. Курносов В. Г. Научные основы автоматизации в угольной промышленности: опыт и перспективы развития: монография / В. Г. Курносов, В. И. Силаев // Международный институт независимых педагогических исследований МИНПИ-ЮНЕСКО, ОАО «Автоматгормаш им. В. А. Антипова». – Донецк: Вебер (Донецкое отделение), 2009. – 422 с.

2. Унифицированная телекоммуникационная автоматизированная система. Проспект ГП «Петровский завод угольного машиностроения».

3. Котлярский А. И. Система мониторинга работы добычного участка / А. И. Котлярский, В. И. Ревякин, Е. А. Жмакин, В. А. Гайдебура // Уголь. – 2009. – №5. – С. 20-23.

4. Курносов В. Г. Автоматизированный диспетчерский пункт шахты / В. Г. Курносов, В. В. Синенко, А. А. Винарик и др. // Уголь Украины, 2012. – №7. – С. 32-38.

5. Силаев В. И. Современные системы автоматизации шахт и многокритериальная оптимизация их деятельности. Матеріали міжнародної конференції «Форум гірників-2011». – Дніпропетровськ: Нац. гірничий університет, 2011. – С. 81-90.

6. Автоматизированные системы управления технологическими процессами горных предприятий. Проспект ООО «Инпромтех».

7. Поважний С. Ф. Ефективність використання систем моніторингу та управління шахтами на базі інформаційних технологій / С. Ф. Поважний, В. І. Сілаєв // Зб. наук. праць ДонДУУ «Управління економічним розвитком промислових підприємств». – «Серія «Економіка», т. ХІ , вип. 149. – Донецьк: ДонДУУ, 2010. – С. 3-10.

8. Силаев В. И. Обеспечение информационной безопасности функционирования шахтных автоматизированных систем // Материали за VІІ международна научна практична конференция «Бъдешего въпроси от света на науката-2011». 17-25.12.11. – Том 28. Съвременни технологии на информации. – София: Бял Град-БТ 00Д, 2011. – С. 51-58.

Счет выставлять автору: 83052 г. Донецк, ул. Краснофлотская д. 100б кв. 101.