Интеграция технологий больших данных в угледобывающую промышленность России: оптимизация производства, повышение безопасности и экологичности

Аннотация

Введение. Угледобывающая промышленность России играет ключевую роль в энергетической безопасности страны, однако сталкивается с серьезными вызовами в области производительности, безопасности труда и экологической устойчивости. Интеграция технологий больших данных представляет собой перспективное решение этих проблем, однако их внедрение в российских условиях недостаточно изучено. Данное исследование направлено на разработку и оценку эффективности комплексной системы управления угледобывающим производством на основе технологий больших данных в контексте российской угольной отрасли.

Методы. Исследование включало разработку архитектуры системы больших данных, адаптированной к специфике российских угледобывающих предприятий, с использованием платформы Apache Spark. Проведена интеграция системы с существующей инфраструктурой на пяти пилотных предприятиях. Эффективность оценивалась путем сравнительного анализа производственных, экономических, экологических показателей и данных по безопасности труда до и после внедрения системы в течение 18 мес. Применялись методы предиктивной аналитики и машинного обучения для оптимизации производственных процессов и прогнозирования рисков.

Результаты. Внедрение системы привело к повышению производительности труда на 15-20%, снижению производственных издержек на 10-12% и улучшению качества продукции. Уровень производственного травматизма снизился на 30%, а частота возникновения аварийных ситуаций – на 25%. Экологические показатели улучшились, выбросы вредных веществ сократились на 18%, а эффективность использования ресурсов повысилась на 8-10%.

Обсуждение. Результаты демонстрируют значительный потенциал технологий больших данных для комплексного повышения эффективности, безопасности и экологичности угледобывающей отрасли России. Разработанная система может служить основой для широкомасштабной цифровой трансформации отрасли. Дальнейшие исследования необходимы для оценки долгосрочных эффектов внедрения и разработки отраслевых стандартов применения технологий больших данных в угледобыче.

Ключевые слова

Большие данные, угледобывающая промышленность, оптимизация производства, промышленная безопасность, экологическая устойчивость, предиктивная аналитика, цифровая трансформация.

Список литературы

1. Добыча угля в России в 2022 году выросла на 0,3%. ТАСС: ежедн. интернет-изд. 2022.16 янв. URL: https://tass.ru/ekonomika/16806479.
2. Батиевская В.Б., Соколовский М.В. Исследование производительности труда горняков на разрезах и шахтах Кемеровской области – Кузбасса // Вестник Кемеровского государственного университета. 2022. № 2. С. 237-242. Batievskaya V.B., Sokolovsky M.V. Labor productivity of miners at open pits and mines of the Kemerovo Region. Vestnik Kemerovskogo gosudarstvennogo universiteta. 2022;(2):237-242. (In Russ.).
3. Kryukov Ya.V. The Coal Industry in Australia and the East of Russia: A Lot in Common, But There Are Differences. J Miner Sci Materials. 2022;(3):1031.
4. Попова А.А., Аксенова Е.А. Цифровизация работы предприятий металлургической отрасли как основа их финансовой результативности // Стратегии Бизнеса. 2022. № 9. С. 237-243. Popova A.A., Aksenova E.A. Digitalization of the work of metallurgical enterprises as the basis of their financial performance. Strategii biznesa. 2022;(9):237-243. (In Russ.).
5. Тюленева Т.А. Цифровизация горнодобывающей промышленности региона: проблемы и перспективы // Вестник Сургутского государственного университета. 2020. № 4. С. 25-33. Tyuleneva T.A. Digitalization of the mining industry in the region: challenges and prospects. Vestnik Surgutskogo gosudarstvennogo universiteta. 2020;(4):25-33. (In Russ.).
6. Цифровая трансформация технологических систем угольных шахт / А.С. Оганесян, В.В. Агафонов, В.В. Яхеев и др. // Уголь. 2022;(1):39-42. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-1-39-42. Oganesian A.S., Agafonov V.V., Yakheev V.V., Varygin S.O., Pikalov V.A. Digital transformation of technological systems of coal mines. Ugol'. 2022;(1):39-42. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2022-1-39-42.
7. Иванов Н.А., Сарычев А.Е., Стоянова И.А. Роль угля в мировом энергопереходе // Горная промышленность. 2023. № 4. С. 102-108. Ivanov N.A., Sarychev A.E., Stoyanova I.A. Role of coal in global energy transition. Gornaya promyshlennost'. 2023;(4):102-108. (In Russ.).
8. Жидкова Е.А., Корчагина И.В. Влияние добычи полезных ископаемых на предпринимательство в регионе ресурсного типа (кейс Кемеровской области – Кузбасса) // Развитие территорий. 2023. № 1 (31). С. 74-85. https://doi.org/10.32324/2412-8945-2023-1-74-85. Zhidkova E.A., Korchagina I.V. The impact of mining on entrepreneurship in the resource type region (the case of the Kemerovo Region – Kuzbass). Razvitie territorij. 2023;(1):74-85. (In Russ.). https://doi.org/10.32324/2412-8945-2023-1-74-85.
9. Коваленко Л.В., Якунина Ю.С. Актуальные вопросы развития взаимодействия субъектов малого и крупного бизнеса в угольной отрасли в пространстве российской экономики // Вестник Алтайской академии экономики и права. 2024. № 2-1. С. 64-69. Kovalenko L.V., Yakunina Yu.S. Actual issues in development of interaction between small and large-scale businesses in the coal industry within the Russian economy. Vestnik Altajskoj akademii ekonomiki i prava. 2024;(2-1):64-69. (In Russ.).
10. Кныш В.А., Иванова Л.В. Циркулярная экономика: угроза для предприятий горнодобывающего сектора или драйвер их технологического развития? // Горный журнал. 2020. № 9. С. 33-41. Knysh V.A., Ivanova L.V. Circular economy: A threat or a driver of technological advance in the mining sector? Gornyj zhurnal. 2020;(9):33-41. (In Russ.).
11. Korkina T., Zakharov S., Loyko O. Technology Development of Coal Industry Enterprises аnd Professional Staff Development. Competitiveness and the Development of Socio-Economic Systems. Vol. 105. European Proceedings of Social and Behavioural Sciences. 2021:199-204.
12. Килин А.Б. Научное обоснование системы непрерывного совершенствования производственного процесса открытой угледобычи: дис. ... докт. техн. наук: 05.02.22. Екатеринбург, 2022. 296 с.
13. Шмидт А.В., Костарев А.С. Разработка стратегии инновационного развития угледобывающего производственного объединения в условиях смены технологических укладов // Уголь. 2022;(3):61-67. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-3-61-67. Shmidt A.V., Kostarev A.S. Development of a strategy for the innovative development of a coal-mining production association under technological paradigms change conditions. Ugol'. 2022;(3):61-67. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2022-3-61-67.
14. Индикаторы инновационной деятельности: 2022: статистический сборник / В.В. Власова, Л.М. Гохберг, Г.А. Грачева и др. М.: НИУ ВШЭ, 2022.
15. Малышев Ю., Ковальчук А., Рожков А. Угольная отрасль: поиск ориентиров в эпоху перемен // Энергетическая политика. 2021;(2). Malyshev Yu., Kovalchuk A., Rozhkov A. Coal industry: search for reference points in the times of change. Еnergeticheskaya politika. 2021;(2). (In Russ.).
16. Khoruzhiy L.I., Romanova A.A. Control in the inter-organizational management accounting system. E3S Web of Conferences. 2020;222(1008).
17. Khoruzhy L.I., Katkov Y.N., Khoruzhy V.I., Romanova A.A., Katkova E.A. Forming an adaptive model of inter-organizational management accounting in agribusiness organizations within the context of covid-19 spreading. Procedia Environmental Science, Engineering and Management. 2023;9(1):195-204.
18. Khoruzhy L., Katkov Y., Katkova E., Romanova A., Dzhikiya M. Introduction of environmental monitoring for the sustainable development of the agro-industrial complex: the method of the genuine savings index. Journal of Law and Sustainable Development. 2023;11(5):471.
19. Khoruzhy L.I., Katkov Y.N., Khoruzhy V.I., Romanova A.A. Model of a cybernetic internal control system for provisioning inter-organizational management accounting of agricultural organizations. Procedia Environmental Science, Engineering and Management. 2022;9(1):257-266.
20. Khoruzhy L.I., Katkov Y.N., Khoruzhy V.I., Romanova A.A., Katkova E.A. Reporting system in the adaptive accounting and analytical system of providing inter-organizational collaboration of AIC organizations. AIP Conference Proceedings. 2021;(2442).