Problemstellung:
Für mittelfristige und operative Planungen im Bergbau sind Simulationen die allgemeine Norm. Simulationen können die Planung des Bergbaubetriebs gut bewältigen: Mit seinen hunderten interagierenden Maschinen, sich überlappenden Wartungsaktivitäten, komplexen Grundrissen von Minenfeldern und begrenzten Kapazitäten von Bunkern und Förderbändern.
Wenn man eine Simulation erstellt, die tausende Parameter und vielfältige Arten von Ausrüstungsgegenständen berücksichtigt, benötigt man viele Daten aus unterschiedlichen Quellen, um sie auszuführen. Es ist eine Herausforderung, alle diese Daten einzugeben, zu verwalten und zu aktualisieren. Der Grundriss einer Mine ändert sich täglich, wenn man durch die Abbaukammern vordringt. Für Minenplaner ist es zu komplex, bei Routinetätigkeiten die Daten zu aktualisieren und Simulationen durchzuführen. Dies ist der Grund, weshalb die führenden Minenfirmen der Welt sich integrierte, simulationsbasierte Werkzeuge mit benutzerfreundlichen Schnittstellen wünschen, um ihre mittelfristigen und laufenden Betriebsplanungen zu unterstützen. Dies ist der Ansatz, den der zweitgrößte Nickelproduzent der Welt verfolgt hat.
Der Prozess innerhalb einer Abbaukammer wiederholt sich: Bohrarbeiten, gefolgt vom Sprengen, dann schließlich die Räumung, dann erneut Bohrarbeiten. Die Hauptrandbedingung hierbei ist, dass alle Sprengungen innerhalb der Mine zum gleichen Zeitpunkt zweimal am Tag durchgeführt werden. Der Grund hierfür ist, dass eine Sprengung natürlich die Evakuierung der gesamten Mine aus Sicherheitsgründen erfordert. Wenn die Bohr- und Räumungsteams ihre Arbeiten nicht abgeschlossen haben, wird die Sprengung ausgelassen und bis zum nächsten Tag gewartet, was einen Verlust von Produktionskapazität zur Folge hat.
Ein gutes Beispiel für die täglichen Herausforderungen ist die Wahl einer optimalen Tiefe der Sprenglöcher. Tiefere Sprenglöcher haben den Vorteil, dass Riesenbohrer effizient eingesetzt werden können, während kürzere Sprenglöcher aber das Risiko reduzieren, die Sprengung auslassen zu müssen.
Für den Trade-off zwischen tieferen und kürzeren Sprenglöchern existiert keine globale Lösung, da:
- Zykluszeiten variieren können.
- Ein Bohrturm zwischen mehreren Abbaukammern geteilt werden kann.
- Die Räumungsgeschwindigkeit von der Streckenlänge und der Position der Erzdurchgänge abhängt.
- Die Bohrleistung von Abbaukammer zu Abbaukammer wegen geologischer Gründe unterschiedlich sein kann.
Simulationsexperimente müssen mindestens einmal pro Woche im Abbauprozess durchgeführt werden. Das ist der Grund, weshalb ein domänenspezifisches Werkzeug, das die Simulation vereinfacht, notwendig ist.
Lösung:
Amalgama entwickelte eine domänenspezifische Bergbau Simulationslösung für den regelmäßigen Einsatz durch Minenplaner. Das Werkzeug ist eine Anwendung, die folgende Funktionalitäten aufweist:
- Regionale Präferenzen
- Einlesen von Daten aus ERP-, EAM- und spezialisierten GIS-Systemen.
- Domänenspezifische Benutzerschnittstelle für die Dateneingabe mit Hilfe einer interaktiven Karte des Minenfeldes.
- Interaktive, dynamische Simulation.
- Berichte für die Anzeige von Simulationsergebnissen in Schaubildern und Tabellen.
- Ausgabe der Modellierungsergebnisse in externe IT-Systeme.
Aus technischer Sicht handelt es sich bei dem Werkzeug um ein AnyLogic Simulationsmodell, das eine Benutzerschnittstelle verwendet, welche die Anforderungen von Minenmanagern unterstützt. Kommerziell gesehen, handelt es sich um eine typische OEM Anwendung, bei der die AnyLogic Engine innerhalb einer anderen vertikalen Anwendung eingesetzt wird.
Das Dashboard des Minenwerkzeugs zeigt an, wie die Produktionskapazität von der Sprenglochtiefe jeder Abbaukammer in jeder Situation abhängt.
Die Optimierung der Sprenglochtiefe ist natürlich nicht die einzige Herausforderung, für die das Minenwerkzeug verwendet wird. Das Werkzeug unterstützt ebenfalls bei den wöchentlichen Planungen und beim Erkennen von Engpässen innerhalb des unterirdischen Transportsystems. Die Simulation weist nach, dass ein neue Einplanung von Aktivitäten und das Umleiten von unterirdischen Transporten dabei helfen, den Durchsatz der Mine zu erhöhen und einen stabilen Fluss von Erz zur Verarbeitungsfabrik sicherzustellen.
Ergebnis:
Eine unterirdische Mine ist ein komplexes System mit vielen Randbedingungen und Wechselwirkungen. Simulationen können mit diesen Komplexitäten gut umgehen. Das AnyLogic Modell repliziert das Zusammenspiel zwischen beweglichen Ausrüstungsgegenständen sowie den Betrieb von Förderbändern mit kontinuierlichen Erzflüssen.
Minenmodelle erfordern viele Eingabedaten, die durch Minenplaner schwer zu verwalten sind. Um die regelmäßige Verwendung von Simulationen zu vereinfachen, wurde das neue Softwarewerkzeug erstellt. Das Werkzeug besteht aus einer domänenspezifischen, graphischen Benutzerschnittstelle für Minenplaner und dem AnyLogic Minensimulationsmodell.
Dieses Werkzeug macht den Weg für den effizienten Einsatz von Simulationen im Betrieb von Minen frei und unterstützt bei einem breiten Spektrum von Entscheidungen, von der Einplanung von Tagesaktivitäten bis zu Return on Investment Berechnungen.
Projektpräsentation durch Andrey Malykhanov, Amalgama
