К концепции автоматизации табельного учета горнодобывающих предприятий

ИСТОРИЧЕСКИЕ КОРНИ

Для большинства предприятий табельный учет — расчет отработанного времени для начисления заработной платы. Для шахт это еще и безопасность труда горняков.

В 1972 г., когда на предприятиях табели выходов заполнялись вручную, на шахтах появились первые автоматизированные системы табельного учета (АСТУ). Самая прогрессивная, признанная сегодня во всем мире, технология АСТУ для угольных шахт была сделана в Донбассе.

ЭТАПЫ БОЛЬШОГО ПУТИ

Первые же результаты внедрения АСТУ оказались настолько впечатляющими, что с 1976г. проекты АСТУ прочно вошли в отраслевые планы внедрения новой техники. Ежегодно вводилось в эксплуатацию 5–6 систем в разных угольных бассейнах.

По мере внедрения системы регулярно совершенствовались — менялась вычислительная техника, средства сбора и передачи информации, программное обеспечение (ПО). Недостаточный уровень достоверности идентификации был практически единственной «ахиллесовой пятой» АСТУ, с металлическими жетонами, метко прозванными «ширялками». Тем не менее АСТУ на шахтах продемонстрировали поразительную живучесть, выстояв перестроечное десятилетие, когда шахты «освобождались» от всего «лишнего», ради того чтобы свести концы с концами.

ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Годы эксплуатации обосновали главные требования к технологии АСТУ:

• недопустимость потерь табельной информации;
• необходимость кардинального повышения надежности (живучести)системы;
• многопользовательский режим и интегрируемость с другими задачами;
• предпочтительность привязки идентификаторов к экипировке шахтеров;
• соответствие требованиям отраслевых нормативных документов.

Вместе с тем нелегкие годы эксплуатации взрастили и вредные привычки: опасения в части использования «чужого» закрытого ПО и недоверие к оперативности и эффективности авторского сопровождения систем.

Последнее объясняется тем, что АСТУ на шахтах в 1990-е выживали при полном забвении со стороны разработчиков. Популярным стало упрощение систем местными умельцами и опускание планки требований к доморощенным клонам АСТУ.

На фоне успешной эксплуатации АСТУ, все эти годы отрасль ждала реализации идеи автоматической идентификации шахтеров. Неудачная попытка создания, в начале 1980-х аппаратуры АДРЕС, со встроенными в аккумуляторные банки светильников кодовыми передатчиками, не обескуражила. Доступ к зарубежным технологиям радиочастотной идентификации сегодня материализовался в ряд работоспособных решений.

ДВЕ КРАЙНОСТИ (ГОЛОВОКРУЖЕНИЕ ОТ УСПЕХОВ)

Первым (по хронологии) таким решением стало создание аппаратно-программного комплекса АСТУ-АМИ на базе RFID Proximity технологии (карточки, брелки, в том числе встраиваемые в фару светильника).

Достоинства АСТУ-АМИ:

• практически абсолютная достоверность табельной информации;
• интеграция профессионального табельного учета с управлением доступом;
• многопользовательский режим и интеграция с задачами расчета зарплаты;
• полное соответствие отраслевым требованиям.

Параметры надежности АСТУ-АМИ подтверждены трехлетней промышленной эксплуатацией.

В 2004г. несколько российских фирм продемонстрировали успехи в адаптации зарубежных технических средств автоматической идентификации подвижных объектов к шахтным условиям эксплуатации. Это, безусловно, отрадное событие неожиданно спровоцировало кризис. Наиболее радикально настроенные апологеты автоматической идентификации тут же решили, что АСТУ нужно строить исключительно на таких средствах, а «устаревшую» технологию списать в утиль. Но тут «революционеры» столкнулись с проблемами (надежности, достоверности, организации эксплуатации, персонализации, управления доступом), среди которых более чем десятикратное увеличение стоимости далеко не самая сложная из них. А пока эволюционный подход охлаждает революционный азарт, на шахтах процветает ручной учет, негативные социальные и экономические следствия которого, казалось бы, должны были давно его похоронить.

ПРОБЛЕМА НАДЕЖНОСТИ

Для средств шахтной автоматики допустимая величина средней наработки на отказ регламентирована на уровне 3500 ч. Почти полугодовой ресурс безотказной работы в шахтных условиях — кажется, совсем неплохо. Но вот беда, когда устройств в системе тысячи (количество светильников, плюс расставленных по шахте считывателей и устройств питания, передачи и обработки данных). А в светильниках к тому же не только активные идентификаторы, но и метаносигнализаторы, модули взрывозащиты, приемники системы оповещения и аварийные маячки. Неисправность любого из этих модулей станет причиной ремонта светильника. Каков же коэффициент готовности системы, в которой в среднем не один десяток устройств ежесуточно требуют восстановительного ремонта? Можно возразить, что наработка на отказ устройств сегодня может достигать и 10 000ч, но это лишь уменьшит ожидаемое количество ежесуточных ремонтов.

ПРОБЛЕМА ДОСТОВЕРНОСТИ

Вероятность ошибки автоматической идентификации в условиях неорганизованного перемещения групп шахтеров в зоне считывания (когда их не выстраивают в очередь, не заставляют по одному проходить через суженные пространства) находится в пределах 0,001 – 0,0001. В среднем на тысячу идентификаций — одна ошибочная. Это в миллиард раз больше ошибок по сравнению с RFID Proximity идентификацией. Теоретически вероятность ошибки идентификации одного и того же объекта в нескольких зонах оценивается произведением вероятностей ошибок в каждой зоне. Таким образом, вероятность того, что каждый шахтер будет идентифицирован хотя бы в одной из зон автоматического контроля, сопоставима с RFID Proximity идентификацией. Для определения местонахождения шахтера, при достаточном количестве зон контроля, ошибки идентификации в отдельных зонах, конечно, неприятны, но терпимы. Другое дело — точный учет ходовых и отработанного времени для начисления заработной платы, где принципиально неприемлема потеря отметок при спуске или выезде из шахты.

При автоматической идентификации мы исключаем учитываемого работника из процедуры взаимодействия со считывателем системы — шахтер не получает подтверждения об идентификации и не обратится своевременно в табельную, если идентификация по каким-то причинам не состоялась. Главное — он не несет никакой ответственности за отметки. Шахтеры очень быстро учатся использовать эту особенность системы в корыстных целях. Не требуется особой изобретательности. Экранирование идентификаторов — самое простое, что делают, например, польские шахтеры. Попробуйте опровергнуть утверждение — «я был в шахте, а что там делает ваша система, разбирайтесь сами», когда у кого-то из «умельцев» фокус получится.

ЧТО ДЕЛАТЬ?

Выход — тривиальный: резервирование, создание параллельных, в смысле надежности, технических структур, использование организационных мер для исключения потерь табельной информации. Отнюдь не следует вешать на шахтера два светильника, а вот встроить в светильник и активный, и пассивный идентификаторы несложно.

Не нужно дублировать считыватели, но в основных пунктах отметки (околоствольный двор, посадочные площадки) установить считыватели пассивных идентификаторов — опять же не проблема. Если считыватели пассивных идентификаторов, встроенных в светильники, станут читать и карточки, с которыми шахтер приходит на предприятие, будет тройное резервирование. В такой системе вероятность потери табельной информации пренебрежимо мала, а достоверность данных — практически абсолютная.

Отметки пассивными идентификаторами требуют определенных действий от шахтера, и это должно быть предусмотрено «Положением о табельном учете на предприятии». Обязанность производить отметки в ограниченном количестве пунктов не обременит шахтера, но сделает его сознательным участником процесса. Получая индивидуальное разрешение на спуск в шахту и ответы системы о регистрации, работник убеждается в работоспособности системы и может лично контролировать время регистрации. В любых нештатных ситуациях он своевременно обратится в службу табельного учета для разрешения проблемы. То есть работник не исключен из технологии учета, участвует в ней сознательно, контролирует правильность работы системы, и противодействие автоматической идентификации теряет смысл.

ДИАЛЕКТИЧЕСКОЕ ОТРИЦАНИЕ – НЕ ЗАБВЕНИЕ ДОСТИГНУТЫХ УСПЕХОВ

Будущее технологии АСТУ — комплексные (интегрированные) системы. Они должны автоматически контролировать местонахождение шахтеров в динамике их перемещения по подземным выработкам, обеспечивать индивидуальный вызов, оповещение и поиск людей в завалах и в то же время не отказываться от добровольно-принудительного участия работников в формировании табельной информации.

В интегрированных АСТУ положительные качества каждой из технологий суммируются, а недостатки компенсируются. При этом появляются дополнительные преимущества:

• преодоление активного противодействия отдельных учитываемых работников;
• оперативность персонализации в условиях текучки кадров и ремонта светильников;
• гибкость — возможность параллельного использования карточек, брелоков, активных идентификаторов — гарантирует непрерывность учета каждого работника, с момента его поступления до увольнения в любых ситуациях работник не может «выпасть» из учета;
• возможность реализации проекта в несколько стадий (минимизация начальных капитальных затрат плюс использование экономического эффекта эксплуатации начальных стадий проекта для его расширения).

ИНТЕГРАЦИЯ, НО НЕ ГЛОБАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ

Для создания комплексных систем должны быть решены вопросы интеграции подсистем, разработанных различными фирмами. При этом интеграция подсистем представляется предпочтительным вариантом решения, в сравнении с вариантом создания глобальной системы. Глобальная система неизбежно станет заложницей комбинации определенных решений и обречена на переделку, когда технический прогресс предложит еще более совершенное решение.

Интеграция на принципах экспорта-импорта файлов данных позволит комбинировать подсистемы в любых сочетаниях и легко осваивать новые технические решения. Выделив базовую подсистему, реализующую технологию хранения, обработки и представления табельной информации (АСТУ-АМИ), можно стандартизировать требования к вновь разрабатываемым подсистемам для их быстрейшего внедрения в комплекс задач табельного учета.

ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ АСТУ ОАО «ШАХТА ЗАРЕЧНАЯ»

Теоретические положения концепции интегрированных систем в 2006 г. пройдут тестирование в самом угольном регионе России — Кузбассе. Усилиями компаний АМИ (г. Донецк) и КИИ (Москва) разработан эскизный проект Автоматизированной системы позиционирования и табельного учета (АСП — ТУ) ОАО «Шахта Заречная».

Основные задачи, решаемые АСП-ТУ:

• контроль и управление доступом в АБК и в шахту;
• контроль нахождения шахтеров в определенных зонах в шахте;
• табельный учет подземных трудящихся и работающих на поверхности.

Идентификаторы в АСП-ТУ:

• RFID карточки (контроль и управление доступом на территорию работников шахты и посетителей, отметка прихода на шахту и ухода учитываемых работников, получение/возврат светильников в ламповой);
• активные абонентские устройства (АУ-П) в аккумуляторных банках светильников (автоматическая идентификация шахтера в зоне линейного считывателя системы позиционирования (ЛС-П);
• пассивные RFID транспондеры в фарах светильников (регистрация получения/возврата светильников, управление доступом в шахту через турникет в ламповой, отметка спуска на нижней посадочной площадке наклонного ствола).

Основное оборудование АСП-ТУ:

• турникеты со считывателями карточек и пассивных транспондеров в фарах светильников в общепромышленном исполнении;
• считыватели карточек и пассивных транспондеров в фарах светильников во взрывобезопасном исполнении (ВТИ);
• линейные считыватели (ЛС-П) активных абонентских устройств (АУ-П) в аккумуляторных банках светильников;
• коммуникационное и энергообеспечивающее оборудование излучающей кабельной сети и телефонных кабельных линий с ЛС-П и ВТИ в шахте;
• коммуникационное оборудование кабельных линий связи контроллеров турникетов на поверхности, вычислительная техника и сетевое оборудование.

Организация доступа в АБК и на территорию через проходную ОФ

Каждому работнику оформляется индивидуальная карточка-пропуск. Поднесением карточки к считывателю на турникете работник получает право на вход или выход и регистрирует время прихода/ухода.

Охрана контролирует порядок прохода через турникеты (при установке ПЭВМ «Монитор охранника» на экран выводится фотография проходящего работника).

Пропуск посетителей производится охраной в режиме управления турникетом с дистанционного пульта (при установке ПЭВМ «Бюро пропусков» работник охраны может оформлять и выдавать разовые карточки-пропуска для посетителей).

Организация выдачи светильников в ламповой

Шахтер передает свою карточку ламповщице, которая регистрирует ее поднесением к считывателю «Выдача».

Проверив по фотографии на карточке принадлежность ее работнику, ламповщица приносит его светильник и поднесением фары к тому же считывателю «Выдача» регистрирует его выдачу (карточка может оставаться в ламповой до возврата светильника).

При выдаче резервного светильника, ламповщица поднесением карточки шахтера к персонализатору вызывает на экран ПЭВМ его учетную форму, а затем поднесением фары светильника «прикрепляет» его к данному работнику.

Организация доступа в шахту

Шахтер обязан («Инструкция по табельному учету предприятия») поднесением фары светильника к считывателю турникета в ламповой получить разрешение на спуск в шахту и зарегистрировать время начала движения к рабочему месту (ходовые).

АСП-ТУ может блокировать турникет и не разрешить спуск: не в свою смену, в отпуске, на больничном, без нарко — или медосмотра. Разрешение коллизий — через оператора АСП-ТУ с санкции руководства.

При выезде поднесением фары светильника к считывателю турникета шахтер обязан зарегистрировать факт и время выезда (ходовые и упряжка).

Организация отметки спуска и контроля за перемещением в шахте

Шахтер обязан («Инструкция по табельному учету предприятия») поднесением фары светильника к считывателю «Спуск» на нижней посадочной площадке наклонного ствола отметить спуск для обеспечения достоверности данных и точности учета времени нахождения в шахте.

Линейные считыватели (ЛС-П) регистрируют прохождение шахтеров в зонах контроля для уточнения их местонахождения в аварийных списках АСП-ТУ.

Организация возврата светильников в ламповой

При возврате светильника ламповщица поднесением его фары к считывателю «Возврат» регистрирует время и факт возврата светильника.

Установив светильник на зарядное место, ламповщица возвращает работнику его карточку после поднесения ее к тому же считывателю «Возврат».

Возможная очередность этапов реализации проекта

Первая очередь — АСТУ с карточками-пропусками:

• управление доступом в АБК и на территорию шахты;
• контроль выдачи/возврата светильников в ламповой;
• управление допуском в шахту через турникет в ламповой полный функционал табельного учета для работников поверхностного комплекса и подземных.

Временно, до переоснащения шахтеров светильниками со встроенными идентификаторами, отметка спуска на нижней посадочной площадке наклонного ствола производится карточками.

Вторая очередь — АСТУ с карточками и идентификаторами в светильниках:

• подтверждение нахождения работника в шахте в период между отметками спуска и выезда;
• выдача в аварийных списках данных автоматической идентификации перед аварией в соответствующих пунктах контроля;
• выдача оперативных данных об автоматической идентификации шахтеров в соответствующих пунктах контроля.

Возможно временное использование карточек для отдельных подземных работников при их приеме, увольнении, ремонте или замене светильников.

РЕЗЮМЕ

Настоящая публикация посвящена краткому изложению концепции преодоления кризиса технологии автоматизации табельного учета на угольных шахтах.

Уверенность в обоснованности и успешности реализации концепции, в частности в АСП-ТУ ОАО «Шахта Заречная», базируется на следующем:

• базовая подсистема АСТУ-АМИ прошла всестороннюю проверку трехлетней промышленной эксплуатацией на ГП «УК «Краснолиманская» (Украина), подтвердив ранее недостижимые уровни надежности, достоверности данных табельного учета и экономической эффективности проекта;
• оборудование подсистемы позиционирования (КИИ) испытано на шахте в режиме контроля передвижения монорельсового транспорта; компании АМИ (г. Донецк) и КИИ (г. Москва) располагают специалистами высшей квалификации и имеют опыт реализации крупномасштабных проектов;
• разработчики и производители аппаратно-программных средств автоматической идентификации, персонального вызова, оповещения и поиска людей в завалах разделяют основные положения концепции;
• руководство и технический персонал ОАО «Шахта Заречная» квалифицированно и четко определили цели и задачи проекта в процессе согласования тхнического задания на создание системы и разработки эскизного проекта.