Modular Mining est une filiale de Komatsu et fait partie de l'équipe Komatsu Mining Technology Solutions (MTS). Ils utilisent les données et l'innovation pour optimiser la chaîne de valeur minière en temps réel.
Problème
Dans une mine, les camions de transport transportent des matériaux d'une source à un puits. Une source, telle qu'une pelle, remplit ces camions de transport, qui déplacent ensuite le matériau vers les éviers, qui sont des décharges ou des concasseurs.
Plus en détail, les camions sont remplis puis se déplacent, s'arrêtant aux intersections ou aux points de dangers jusqu'à ce qu'ils atteignent leur destination. Ici, ils doivent faire la queue, si nécessaire, puis se mettre en position pour décharger, et enfin déposer leur matériel.
Ensuite, ils peuvent soit effectuer des activités non productives (entretien, changement d'équipe, ravitaillement en carburant, etc.) si nécessaire, ou ils peuvent retourner directement aux pelles, charger et recommencer le processus.
L'équipe MTS de Komatsu souhaitait étudier ce processus afin de tirer davantage parti de l'optimisation de la séquence de chargement et de transport des opérations minières. Ils se sont associés à SimWell pour créer un modèle de simulation minière générique pour cela, car ils n'avaient pas d'expérience de travail avec AnyLogic.
Solution
Le processus générique du modèle de simulation minière
La solution d'optimisation du chargement et du transport qui a été créée fonctionne en important deux fichiers différents dans le modèle AnyLogic. L'interface du modèle montre la disposition de la mine avec tous les réseaux routiers de raccordement. Le premier fichier de scénario contient des détails tels que l'emplacement des camions, des pelles, des routes, des décharges et des concasseurs, ainsi que les matériaux de cette mine.
Il s'agit d'un modèle de simulation minière générique, qui permet à l'entreprise d'utiliser des scénarios de différentes mines dans le même modèle.
Le deuxième fichier contient des informations spécifiques à la simulation, notamment les calendriers de pauses et de maintenance, les paramètres de synchronisation et le temps moyen entre les pannes.
Après les avoir saisis dans le modèle, il s'exécute et donne des résultats sous la forme de KPIs (indicateurs clés de performance) et d'une sortie de journal détaillée où des requêtes peuvent être effectuées pour obtenir plus de résultats. Les KPIs comprennent le tonnage total déplacé, le type de matériau déplacé, les éléments réels de la mine, etc.
En outre, l'entreprise a exécuté plusieurs scénarios hypothétiques. L'une d'entre elles consistait à modifier les règles de gestion des intersections. Étant donné que la plupart des intersections dans les mines sont des arrêts à quatre voies, il est possible d'optimiser cela en choisissant le meilleur camion pour passer en premier lorsque plus d'un s'approche de cet arrêt.
Le modèle peut être exécuté à pleine vitesse et les résultats s'affichent en quelques secondes. Ceci est utile lors de l'exécution d'un certain nombre de simulations avec des configurations différentes.
Comme il s'agit d'un modèle générique de simulation minière, les développeurs ont dû concevoir des règles pour s'assurer qu'il pouvait être utilisé pour l'optimisation du chargement et du transport pour différentes mines, car chaque mine a des caractéristiques uniques.
Règle n° 1 :
Une fois qu'un camion a été déchargé, il est envoyé à la pelle avec le moins de camions en attente d'être chargés.
Règle n° 2 :
Il existe de nombreuses qualités différentes de matériaux dans une mine, mais elles ont été simplifiées en haute teneur, en faible teneur et en déchets. Le matériau de haute qualité est envoyé au concasseur, le matériau de qualité inférieure à la pile de stockage pour être traité plus tard, et les déchets, c'est-à-dire tout le reste, sont emmenés à la décharge.
Règle n° 3 :
Une fois qu'un camion a été déchargé, le modèle de simulation vérifie si des activités non productives, telles que la maintenance programmée, doivent être effectuées. Il peut également y avoir des événements non programmés, tels qu'une panne, où le camion devra arrêter ses activités et aller se faire réparer.
Extension 1 : camions électriques à batterie pour les mines
Le modèle générique de simulation minière a bien fonctionné et a donné de bons résultats, de sorte que les développeurs ont décidé d'étendre le modèle en ajoutant des camions électriques à batterie (BE) pour les mines.
Les camions sont l'une des plus grandes sources d'émissions de carbone, et l'une des options pour réduire cette pollution est de remplacer les camions à moteur à combustion interne (MCI) par des camions électriques à batterie pour les mines. Ceux-ci sont également plus économes en énergie et plus simples à utiliser, ce qui signifie qu'il y a moins de risques de pannes.
Cependant, ils ne peuvent pas fonctionner aussi longtemps que les camions à moteur à combustion interne avant de devoir se recharger. Une façon de surmonter ce problème est d'utiliser des chariots, qui sont des fils sous tension suspendus au-dessus de la route que le camion électrique à batterie peut utiliser pour se recharger pendant le voyage.
Malheureusement, tous les camions ne pourront pas se recharger de cette façon, c'est pourquoi une combinaison de chariots et de stations de recharge est mise en ouvre.
Les développeurs voulaient étudier l'impact sur les matériaux déplacés et d'autres paramètres du passage de certains camions à moteur à combustion interne à des camions électriques à batterie pour les mines.
Cela signifiait des ajouts au modèle, tels que les batteries des camions, les emplacements de recharge, la consommation d'énergie par segment de route, etc.
Un ajout important était une punition pour l'épuisement de la batterie. Dans ce cas, le camion se rendrait à la borne de recharge, se chargerait complètement, puis resterait là pour le reste du temps de travail.
Les premiers résultats ont montré que le remplacement des camions à moteur à combustion interne par des camions BE a eu un impact positif et qu'il est possible d'optimiser davantage.
Extension 2 : simulateur interne
L'équipe des solutions technologiques minières de Komatsu dispose de son propre simulateur interne, mais il n'a pas de composant d'interface utilisateur. Il n'était pas non plus possible de valider ou de déboguer ce simulateur, ils devaient donc trouver un moyen de le faire.
Ils ont décidé de combiner leur simulateur interne simple avec le modèle AnyLogic créé précédemment. Ils ont utilisé un fichier de scénario dans leur simulateur interne, qui génère des événements. Ces événements peuvent ensuite être implémentés dans le modèle AnyLogic et lus. Le fichier de scénario d'origine est également importé pour lui permettre de s'exécuter correctement. Il est important de noter que le modèle ne fait que montrer les événements et ne prend aucune décision. Tous les mouvements et décisions ont été effectués par le simulateur interne et affichés dans le modèle AnyLogic.
L'utilisation du modèle AnyLogic de cette manière a aidé leurs analystes à trouver des comportements étranges, tels qu'un camion qui ne bouge pas pendant toute la simulation ou des pelles qui n'ont pas de camions qui viennent à eux.
Bien qu'aucun KPI ne soit disponible, l'équipe peut utiliser cette extension pour activer le débogage du simulateur interne et voir ce qui se passe exactement visuellement.
Résultats
Le premier modèle générique de simulation minière a été utilisé pour étudier les possibilités d'optimisation du chargement et du transport, ce qui s'est avéré fructueux. Pour cette raison et la flexibilité d'AnyLogic pour continuer à développer l'outil, ils ont élargi le modèle pour étudier les camions électriques à batterie pour les mines afin d'identifier les opportunités d'optimisation là aussi. Enfin, ils ont de nouveau étendu le modèle pour se connecter à leur simulateur interne. Celui-ci a été utilisé essentiellement pour déboguer le simulateur et faire des observations visuelles.
À l'avenir, l'équipe Komatsu Mining Technology Solutions souhaite ajouter une logique d'acheminement plus complète pour les camions électriques à batterie destinés aux mines, car ils ont des mouvements très différents de ceux des camions à moteur à combustion interne.
L'étude de cas a été présentée par Kyle Everly, de Modular Mining, une filiale de Komatsu, lors de la Conférence AnyLogic 2022.
Les diapositives sont disponibles au format PDF.
