Аннотация: Статья посвящена исследованию роли сетевых распределённых хранилищ данных и цифровых технологий в разведке, добыче и управлении проектами по добыче полезных ископаемых. На основе анализа обширного эмпирического датасета, охватывающего ключевые показатели эффективности использования цифровых решений, выявлены значимые возможности повышения точности разведки месторождений, сокращения затрат, оптимизации производственных процессов и снижения экологических рисков. Установлено, что внедрение интеллектуальных систем хранения и обработки данных позволяет повысить точность разведки до 90-95%, обеспечить рост производительности добычи на 18-27% и снизить удельные выбросы парниковых газов на 15-20%. Предложены рекомендации по масштабированию лучших практик цифровизации на различные типы месторождений и этапы их разработки с учётом отраслевой и страновой специфики.

Аннотация: Экскаватор как горная машина работает в тяжелых, характерных для каждой машины, условиях эксплуатации. При проведении работ по техническому обслуживанию и ремонту необходимо учитывать условия функционирования горной машины. В первых статьях данного цикла публикаций представлена оценка нагрузок приводов рабочего оборудования экскаватора при отработке забоя по линейно-наклонным траекториям с углами наклона 60, 70, 80°. В настоящей статье представлен анализ затрат энергии, потребляемой приводами подъема и напора в цикле экскавации при рассмотренных ранее траекториях копания, а также дана оценка нагрузок и затрат энергии при совмещенной радиальнолинейной траектории движения ковша в забое. Представлена сводная таблица характеристик величин работы приводов рабочего оборудования при линейно-наклонной и радиально-линейной траекториях. Предложен порядок оценки коэффициента расходования ресурса, применение которого позволит корректировать периодичность работ по техническому обслуживанию и ремонту экскаватора в зависимости от условий и характера его эксплуатации.

Аннотация: Представлена концептуальная модель проактивного управления производством, непрерывного типа на примере холдинга химической промышленности АО «Апатит». Представлены основные этапы анализа производственной ситуации – ключевого элемента проактивного управления, включающие описание и анализ текущей ситуации, разработку на их основе вариантов проактивных решений. Указаны методы, которые должны быть использованы при проведении научного анализа производственной ситуации.

Аннотация: Приводится определение понятия информационного паттерна, описывается роль паттернов в анализе данных. Рассмотрены виды, на которые делятся информационные паттерны, а именно: простые и сложные, сильно и слабо коррелированные. Перечислены задачи, для решения которых используются информационные паттерны, и представлена классификация слабокоррелированных информационных паттернов в зависимости от контекста задачи. Описаны основные трудности, возникающие при поиске информационных паттернов. Приведены примеры возможного применения информационных паттернов на производстве печатных плат.

Аннотация: В статье рассматривается применение нейронных сетей для анализа вибрационных сигналов горнодобывающего оборудования с целью прогнозирования и предотвращения аварийных ситуаций. Разработана многослойная архитектура нейронной сети, обученная на данных с датчиков вибрации реального оборудования. Предложенный метод позволяет с высокой точностью (95%) классифицировать паттерны вибраций, соответствующие различным состояниям оборудования - от нормального режима работы до предаварийных состояний. На основе анализа спектральных и временных характеристик вибраций метод обеспечивает раннее (за 30-120 мин) предупреждение о развитии потенциальных неисправностей. Экспериментальные исследования на реальных данных подтверждают способность нейросетевого подхода снизить количество аварийных простоев оборудования на 40% и затраты на аварийные ремонты до 25%. Предложенный метод открывает перспективы для создания интеллектуальных систем обеспечения безопасности и эффективности работы горнодобывающей техники на основе предиктивной аналитики.

Аннотация: Платформы виртуальной реальности (VR), такие как Moodle, активно применяются в образовании для создания иммерсивных сред обучения. Однако их использование сопряжено с уязвимостями, связанными с обработкой сложных исполняемых файлов, что снижает эффективность традиционных сигнатурных антивирусов. Рассмотрен разработанный фреймворк Smart Shield, базирующийся на классификаторе Random Forest и предназначенный для защиты образовательных VR-сред Moodle.

Аннотация: Исследовано влияния параметров FDM печати на механические свойства изделий сложной формы, таких как шестерни, изготовленных из PETG. Основными параметрами, рассмотренными в работе, являются число внешних периметров outline и процент внутреннего заполнения infill. Экспериментально установлено, что увеличение числа периметров позволяет снизить степень заполнения без существенной потери прочности. Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации технологии 3D-печати с целью уменьшения расхода материалов и времени печати.

Аннотация: Интеграция распределенных облачных вычислений (РОВ) открывает новые возможности для повышения эффективности и безопасности угольной добычи. Цель исследования - разработка архитектуры РОВ для мониторинга горных процессов и оптимизации добычных операций. Методология включает анализ больших данных, математическое моделирование и машинное обучение. Эмпирическую базу составили показатели с 15 угольных шахт России за 2018-2023 гг. (4,5 млн записей). Внедрение РОВ обеспечивает рост производительности труда на 25-40%, сокращение простоев оборудования на 30-50% и снижение аварийности на 95%. Достигается уменьшение затрат на добычу на 20-30%, углеродного следа - на 15-25%. Уровень автоматизации процессов повышается до 70-85%. Разработаны рекомендации по масштабированию РОВ в угольной отрасли. Полученные результаты значимы для цифровой трансформации горнодобывающей промышленности.

Аннотация: Широкое применение открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых обусловливает необходимость повышения эффективности технологий и совершенствования оборудования для снижения уровня грунтовых вод. Неблагоприятные гидрогеологические условия определяют уменьшение производительности выемочно-погрузочных и транспортирующих машин карьеров и разрезов. Одним из способов управления уровнем грунтовых вод является устройство водопонижающих скважин, оборудованных погружными установками электроцентробежных насосов. Существенное содержание механических примесей в откачиваемой скважинной жидкости - гидроабразивной смеси - обусловливает необходимость использования погружных насосов в износостойком исполнении, оснащенных входными фильтрами. Кольматация фильтров вследствие образования механических отложений на фильтрующих поверхностях приводит к отказу погружных насосных установок и необходимости выполнения спускоподъемных операций для регенерации и восстановления проницаемости фильтроэлементов. В статье приведены основные сведения об устройстве водопонижающих скважин. Описаны особенности процесса гидроабразивного износа рабочих ступеней погружных электроцентробежных насосов. Обоснованы технические решения конструкции самоочищающегося фильтра и удлинителя колонны насосно-компрессорных труб скважинной насосной установки. Показано, что за счет возвратно-поступательного перемещения погружного насосного оборудования в водопонижающей скважине возможно реализовать упругую деформацию фильтроэлемента входного фильтра установки. При деформации фильтроэлемента и изменении размеров щелей, пропускающих жидкость, осуществляется разрушение механических отложений на поверхности фильтроэлемента, что позволяет восстановить его проницаемость и работоспособность. Предлагаемые в статье технические решения также могут быть использованы для горных предприятий, осуществляющих добычу полезных ископаемых подземным способом (калийные руды, апатит-нефелиновые руды, руды черных и цветных металлов и т.д.), при строительстве и реконструкции объектов их поверхностного комплекса, расположенных на участках, для которых характерен повышенный уровень грунтовых вод. Кроме того, данные технические решения могут быть актуальны для насосного оборудования, применяемого при скважинном методе добычи полезных ископаемых.

Аннотация: Цифровизация угольной промышленности на основе внедрения интеллектуальных распределенных систем хранения и анализа данных открывает новые возможности для оптимизации процессов добычи. Настоящее исследование направлено на разработку архитектуры таких систем и комплексную оценку эффектов их применения на угольных предприятиях. Предложена оригинальная методология, сочетающая анализ технологических, экономических и экологических аспектов цифровизации. На основе обширной эмпирической базы данных по российским угледобывающим компаниям за 2018-2023 гг. проведено имитационное моделирование производственных процессов и расчет ключевых показателей эффективности интеллектуальных систем. Полученные результаты свидетельствуют о значительном потенциале оптимизации добычи угля за счет роста производительности оборудования на 30-40%, снижения затрат на обслуживание до 25%, повышения безопасности труда до 95%. Предложены практические рекомендации по конфигурации систем и интеграции разнородных массивов данных. Результаты исследования могут служить основой для разработки стратегий цифровой трансформации угольной отрасли и тиражирования лучших практик.

Аннотация: Рассмотрена логистическая система подземного рудника для перемещения закладочных материалов глубоких подземных рудников, которая представляет собой альтернативное инновационное решение, базирующееся на применении технологии формирования монолитного закладочного массива на основе консолидации солеотходов с дозированием в состав закладочной смеси ограниченного количества рассолов в границах влагоотдачи. Предложены методы решения экологических и технологических проблем, возникающих при разработке глубокозалегающих месторождений солей в сложных горно-геологических и геомеханических условиях. Обоснованы принципы организации перемещения закладочных материалов и логистическая схема доставки закладочной смеси, учитывающая специфические требования к транспортировке на большие глубины. Представлен вариант технологической схемы закладочного комплекса Гремячинского ГОКа. Реализация представленной логистической системы позволит создать эффективную организацию закладочных процессов в глубокозалегающих подземных рудниках при добыче калиево-магниевых солей. Основанная на логистических принципах координации и интегрированности модулей, она одновременно обеспечивает рост энергоэффективности технологических процессов и придание закладочным массивам требуемых прочностных, деформационных и реологических свойств для обеспечения устойчивого, экологически сбалансированного функционирования горнотехнической системы с полной утилизацией формируемых солеотходов в выработанном пространстве очистных камер.

Аннотация: В статье проведены исследования модульного осевого вентилятора диаметром 0,9 м с рабочим колесом, имеющим специальные узлы крепления лопаток, позволяющими осуществлять регулирование углов установки лопаток. Для повышения давления в вентиляционной сети возможна последовательная работа двух вентиляторов, при этом углы установки лопаток в каждом вентиляторе могут отличаться. При таком модульном режиме работы на аэродинамические характеристики совместной работы вентиляторов влияют как наличие входного направляющего аппарата, так и углы установки лопаток. Для вентилятора на основе вычислительных экспериментов определены расчётные аэродинамические характеристики при присоединенном входном направляющем аппарате и при его отсутствии, а также двух последовательно подключённых вентиляторов. Показано, что в случае разных углов установки лопаток у двух последовательно присоединённых вентиляторов большая эффективность достигается при меньших, чем расчётный, углах установки лопаток второй машины. Проведён аэродинамический расчёт переходного режима работы двух последовательно присоединённых вентиляторов и определены частоты вынуждающих аэродинамически обусловленных внешних сил. На основании проведенных исследований сделан вывод о допустимости регулирования углом установки лопаток двух последовательно присоединённых машин.

Аннотация: Разработка системы управления, построенной на базе блоков, коммуницирующих с помощью CAN-протокола, сопряжена с трудностями при интеграции устройств сторонних производителей из-за специфических реализаций прикладных протоколов общения с ними. Одной из таких проблем может быть использование одних и тех же идентификаторов для осуществления взаимодействия как со стороны интегрирующего устройства, так и со стороны подчиненного, что влечет за собой коллизии CAN-кадров и сбой работы системы управления в целом. Для решения данной задачи возможно применение конечных автоматов, которые помогут управлять потоком сообщений CAN-шины, что позволит снизить вероятность возникновения коллизий.

Аннотация: Поставлена задача сбора и обработки данных производственно-логистических систем (ПЛС) машиностроительных предприятий. Предложен обобщенный метод агрегации данных, обеспечивающий автоматизацию процесса сбора и объединения данных, полученных из разнородных источников. Данный метод направлен на минимизацию временных затрат и снижение вероятности ошибок, связанных с ручным сбором и обработкой данных. Для практической реализации метода агрегации данных ПЛС предлагается разработать интеграционную платформу данных.

Аннотация: Исследование направлено на разработку внешней системы управления шаговыми сервоприводами СПШ с замкнутым контуром для системы ЧПУ. Необходимость исследования обусловлена требованием оперативной передачи команд для улучшения алгоритмов работы сервопривода. Предложена структурная модель системы управления сервоприводами, использующая в качестве контроллера движения микрокомпьютер Raspberry Pi. Применение протокола CAN позволяет взаимодействовать со встроенной системой управления, обеспечивая сбор и модификацию данных независимо от штатных утилит производителей сервоприводов.

Аннотация: Рассмотрена научно-техническая задача оптимизации структур робототехнических сборочных комплексов (РСК) с использованием алгоритма, обеспечивающего подбор параметров автоматизированного производства для достижения наилучших показателей эффективности. Представлено формализованное описание параметров, технологических, статических и динамических характеристик РСК. Рассмотрен алгоритм оптимизации структур РСК, который учитывает требования к изделиям и ограничения, связанным с особенностями производственного процесса. Показано применение метода динамического программирования Беллмана для генерации конкретных структур РСК. Определено множество критериев и ограничений, позволяющих оценивать эффективность разработанных структур РСК. Для анализа динамических характеристик РСК предлагается использовать имитационное моделирование. Приведен пример определения субоптимальных структур РСК для автоматической сборки приборов противопожарной безопасности.

Аннотация: Применение архитектурных самоуплотняющихся бетонов в настоящее время получило широкое распространение. Для получения смесей с высокой подвижностью необходимо использование высокоэффективных пластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов. Использование суперпластификаторов в самоуплотняющейся бетонной смеси без добавления пеногасителя на практике приводит к повышенному воздухововлечению и образованию воздушных пузырьков, приводящих к ухудшению внешнего вида поверхности. В статье представлены исследования влияния пеногасителей различного происхождения и воздухововлекающей добавки на основные технологические и реологические свойства цементного теста из смешанного вяжущего, пластифицированного поликарбоксилатным пластификатором, состоящего из портландцемента и микронаполнителя на основе молотого доменного гранулированного шлака в количестве 25 и 40% от массы портландцемента. Методология данного исследования заключалась в определении диаметра расплыва и времени истечения цементного теста, а также в оценке динамической вязкости цементного теста в присутствии химических добавок. Результаты эксперимента показали, что наиболее эффективным видом пеногасителя является добавка на основе гликолевых эфиров, введение которой снижает содержание поверхностных пор, оцениваемое методом оптической микроскопии. Показано, что введение пеногасителя в количестве 0,02 и 0,04% в цементное тесто из смешанного вяжущего, содержащего 25% молотого доменного гранулированного шлака, в присутствии поликарбоксилатного пластификатора изменяет содержание и размер поверхностных пор. Установлено, что с увеличением содержания добавки на основе гликолевого эфира подвижность цементного теста повышается, вязкость не изменяется, происходит незначительное увеличение средней плотности цементного теста и уменьшение размера и количества поверхностных пор, равное 0,28-0,29%. Показано, что присутствие пеногасителя вместе с добавкой на основе эфиров поликарбоксилатов может снизить ее расход за счет усиления пластифицирующего эффекта пеногасителя, это поможет прогнозировать поведение бетонных смесей в условиях строительной площадки.

Аннотация: Показаны статистические данные изменения количества публикаций с упоминанием исследуемых терминов. Выполнен анализ подходов к формулированию понятийного аппарата для описания процессов восстановления свойств строительных материалов, в том числе на термопластичных связующих. Установлено отсутствие единой терминологии в отечественной научной среде, что затрудняет объективную оценку результатов исследований в указанном научном направлении. Предложены термины и определения, позволяющие описать самовосстановление, самовосстанавливаемость, ресурсный потенциал компонентов, капсулированный модификатор, восстанавливающий агент и нейтрализацию дефекта. Показано, что система предложенных терминов имеет фундаментальную основу - термодинамическую интерпретацию.

Аннотация: Рассматривается задача "адресной" привязки результатов измерений пространственного положения торцов рабочих лопаток компрессора или турбины газотурбинного двигателя (ГТД) к конкретному конструктивному элементу силовой установки (лопатке) в процессе контроля состояния проточной части двигателя в условиях ограниченного применения технических средств диагностики и, в частности, невозможности установки датчиков углового положения вала, обеспечивающих синхронизацию опроса первичных преобразователей с периодом вращения ротора турбомашины. Типовыми примерами задач, требующих идентификации с последующей привязкой результатов измерений к каждой отдельной лопатке на контролируемом колесе ротора, являются диагностика срывных и помпажных явлений в компрессоре ГТД, детектирование попадания посторонних предметов в газовоздушный тракт двигателя, определение усталостного разрушения лопаток и т. п. Предлагаемое в статье решение основано на анализе уникального набора значений радиальных зазоров для полного ансамбля лопаток рабочего колеса ротора и сопоставлении текущего и предварительно снятого на этапе сборки "эталонного" образов контролируемого колеса турбокомпрессора. Рассматриваются два алгоритма определения условных порядковых номеров лопаток, не требующие отдельного канала синхронизации и использующие в качестве критериев для идентификации лопаток минимальное евклидово расстояние и максимальное значение функции взаимной корреляции между элементами образцового и текущего массивов кодов. Приводятся результаты проверки работоспособности обоих алгоритмов на лабораторном стенде с реальным колесом компрессора и показывается, что критерий на основе вычислений взаимокорреляционных функций обладает более высокой помехоустойчивостью, а потому является наиболее предпочтительным для практической реализации в реальных системах измерения. С учетом невысокой вычислительной сложности критерия его реализация возможна на нижнем (микропроцессорном) уровне системы измерения, что позволяет сократить аппаратурную избыточность технических средств систем контроля состояния газовоздушного тракта.

Аннотация: Непрерывные роботы —это гибкие роботы, способные маневрировать в пространствах со сложной геометрией, например внутри сложных устройств. Высокая маневренность непрерывных роботов обеспечивается за счет упругой деформации изгиба собственного тела робота и линейного смещения базы. Деформация изгиба может быть описана с использованием двух допущений: об отсутствии кручения и о кусочно-постоянной кривизне. Допущение об отсутствии кручения исключает деформацию кручения в роботе. Допущение о кусочно-постоянной кривизне позволяет описать форму изгиба нейтральной линии робота. Для этого секция изгиба разбивается на подсекции, нейтральная линия которых может быть представлена дугой круга. Однако такой подход усложняет решение обратной задачи кинематики, а наличие движимой базы также является препятствием для ее решения. В данной работе представлено решение обратной задачи кинематики для непрерывного робота с движимой базой и переменной кривизной, которое использует касательную прямую к рабочей области робота для нахождения смещения базы. Для определения касательной рабочая область робота разбивается на несколько участков. Каждому участку соответствует свой центр. Касательная определяется как перпендикуляр к прямой, проведенной через центр участка и точку рабочей области, для которой нужно определить касательную. Сравнение в численных экспериментах предложенного метода с аналогом показывает, что предложенный метод точнее определяет касательные и способен решить бóльшую долю задач обратной кинематики, чем аналог.