Метамодель архитектуры системы автономного управления транспортно-технологическими процессами в карьере

Рассмотрены вопросы цифровой трансформации горнодобывающих предприятий в рамках концепции Индустрия 4.0. Целью работы является формализация предложений по унификации представления эталонной модели архитектуры системы автономного управления открытыми горными работами. Раздел 2 посвящен обсуждению способов реализации цифровой трансформации предприятий, а также формальному представлению эталонной модели архитектуры цифрового горнодобывающего предприятия открытого типа. В разделе 3 дается описание реализованной функциональной метамодели архитектуры цифрового горнодобывающего предприятия. В разделе 4 показан пример моделирования работы предложенной архитектуры. Раздел 5 посвящен обсуждению полученных результатов и дальнейшим планам авторов по развитию предложенного подхода. По результатам исследований выделены ключевые особенности, требующие учета или изменения для реализации цифровой трансформации горнодобывающих предприятий, и конкретные шаги для приведения архитектуры бизнес-процессов к дата-центричному микросервисному виду. Дано формальное представление унифицированной эталонной метамодели архитектуры цифрового горнодобывающего предприятия открытого типа, обеспечивающей автономное выполнение бизнес-процессов. Показан пример программной реализации такой метамодели, а также пример экспериментального моделирования ее работы, в рамках которого определена функциональная жизнеспособность выбранного подхода.

Дерябин С. А., Рзазаде Ульви Азар оглы, Кондратьев Е. И., Темкин И. О. Метамодель архитектуры системы автономного управления транспортно-технологическими процессами в карьере // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 3. – С. 117–129. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_117.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского Научного Фонда, проект № 19-17-00184.

Дерябин Сергей Андреевич¹ — зав. лабораторией, e-mail: deryabin.sa@misis.ru, ORCID ID: 0000-0003-3165-7032,
Рзазаде Ульви Азар оглы¹ — старший преподаватель,
Кондратьев Егор Игоревич¹ — лаборант,
Темкин Игорь Олегович¹ — д-р техн. наук, зав. кафедрой,
¹ НИТУ «МИСиС».

Дерябин С.А., e-mail: deryabin.sa@misis.ru.

1. Лукичев С. В., Наговицын О. В. Цифровая трансформация горнодобывающей промышленности: прошлое, настоящее, будущее // Горный журнал. — 2020. — № 9. — С. 13—18. DOI: 10.17580/gzh.2020.09.01.

2. Владимиров Д. Я., Клебанов А. Ф., Кузнецов И. В. Цифровая трансформация открытых горных работ и новое поколение карьерной техники // Горная промышленность. — 2020. — № 6. — С. 10—12.

3. Клебанов А. Ф. Автоматизация и роботизация открытых горных работ: опыт цифровой трансформации // Горная промышленность. — 2020. — № 1. — С. 8—11.

4. Sychev A. E., Zaytseva E. V., Tolkachyov P. S. Economic digitalization: contradictions and prospects / Socio-economic Systems: Paradigms for the Future. Studies in Systems, Decision and Control. 2021, vol. 314, pp. 353–359. DOI: 10.1007/978-3-030-56433-9_37.

5. Наговицын О. В., Возняк М. Г. К вопросам управления роботизированным горнодобывающим предприятием // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5(1). — С. 326—335. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_51_0_326.

6. Paredes D., Fleming-Muñoz D. Automation and robotics in mining: Jobs, income and inequality implications // Extractive Industries and Society. 2021, vol. 8, no. 1, pp. 189—193. DOI: 10.1016/j.exis.2021.01.004.

7. Temkin I., Myaskov A., Deryabin S., Konov I., Ivannikov A. Design of a digital 3D model of transport–technological environment of open-pit mines based on the common use of telem-

etric and geospatial information // Sensors. 2021, vol. 21, no. 18, article 6277. DOI: 10.3390/ s21186277.

8. 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. — 2020. — № 3. — С. 114–125. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-3-0-114-125.

9. Liua C., Su Z., Xu X., Lu Y. Service-oriented industrial internet of things gateway for cloud manufacturing // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2022, vol. 73, article 102217. DOI: 10.1016/j.rcim.2021.102217.

10. Resende C., Folgado D., Oliveira J., Franco B., Moreira W., Oliveira A. C. Junior, Cavaleiro A., Carvalho R. TIP4.0: Industrial internet of things platform for predictive maintenance // Sensors. 2021, vol. 21, no. 14, article 4676. DOI: 10.3390/s21144676.

11. Sahal R., Breslin J. G., Ali M. I. Big data and stream processing platforms for Industry 4.0 requirements mapping for a predictive maintenance use case // Journal of Manufacturing Systems. 2020, vol. 54, pp. 138—151. DOI: 10.1016/j.jmsy.2019.11.004.

12. Kozma D., Varga P., Larrinaga F. Dynamic multilevel workflow management concept for industrial IoT systems // IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 2021, vol. 18, no. 3, pp. 1354—1366. DOI: 10.1109/TASE.2020.3004313.

13. Martínez P. L., Dintén R., Drake J. M., Zorrilla M. A big data-centric architecture metamodel for Industry 4.0 // Future Generation Computer Systems. 2021, vol. 125, pp. 263—284. DOI: 10.1016/j.future.2021.06.020.

14. Гончаренко С. Н., Коростелев Д. Б. Методы и модели комплексной оценки системных связей показателей результативности природоохранной политики и принятия управленческих решений в сфере природопользования // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 11. — С. 70–76. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-11-0-70-76.

15. Khairutdinov A., Ubysz A., Adigamov A. The concept of geotechnology with a backfill is the path of integrated development of the subsoil // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 684, article 012007. DOI:10.1088/1755-1315/684/1/01200.

16. Kongar-Syuryun Ch., Ubysz A., Faradzhov V. Models and algorithms of choice of development technology of deposits when selecting the composition of the backfilling mixture // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 684, article 012008. DOI: 10.1088/1755-1315/684/1/012008.