Fliegender Untergrund

Die Lösungen OptiMine® und AutoMine® von Sandvik Mining and Rock Technology sind die fortschrittlichsten Digitalisierungs- und Automatisierungssysteme, die derzeit für den Untertagebau verfügbar sind. OptiMine® ist eine umfassende Suite digitaler Werkzeuge zur Analyse und Optimierung der Bergbauproduktion und -prozesse. Sie umfasst 3D-Minenvisualisierung, Standortverfolgung, Zeitplanung, Aufgabenmanagement sowie Geräteüberwachung und -analyse, die alle dazu beitragen, Engpässe zu erkennen, die aktuellen Abläufe in der Mine zu beschreiben und zukünftige Entwicklungen vorherzusagen. AutoMine®, das mit OptiMine® zusammenarbeiten kann, ist eine Automatisierungs- und Fernsteuerungslösung, die den autonomen Betrieb schwerer Bergbaumaschinen ermöglicht.

Geringere Belastung für den Menschen

"OptiMine® ermöglicht den Bergbaubetrieb und das Informationsmanagement durch die Integration aller relevanten Daten in einer Quelle und die Bereitstellung von Werkzeugen und Analysen, die unseren Kunden helfen, ihre Bergbauprozesse zu optimieren", sagt Jarkko Ruokojärvi, Global Business Development Manager, Sandvik Mining and Rock Technology, "Durch die Verringerung der Gefährdung des Menschen im Untertagebau verbessert AutoMine® die Sicherheit und erhöht durch die Autonomie der Ausrüstung die Produktivität und Rentabilität."

Beide digitalen Lösungen interagieren mit Ausrüstungen und anderen Anlagen sowie mit den von ihnen erfassten Daten: OptiMine® sammelt Daten von allen verschiedenen Ressourcen in einem Bergwerk, z. B. von mobilen Ausrüstungen und Menschen", erklärt Ruokojärvi. "OptiMine® führt die Daten zusammen und visualisiert sie auf verschiedene Weise, so dass die Mitarbeiter in der Betriebszentrale und die unter Tage arbeitenden Personen mit Tablets davon Gebrauch machen können, um effizienter zu arbeiten, sowohl aus der Perspektive der Planung als auch der Ausführung in Echtzeit."

Ein einzigartiges Angebot

Planung und Ausführung sind beide von großer Bedeutung, vor allem wenn es darum geht, schwierige Bereiche in Bergwerken zu erreichen. In der Tat gibt es einen Bereich eines typischen Bergwerks, in dem es bisher besonders schwierig war, Daten zu extrahieren. Und da die Lösungen von Sandvik wie alle digitalen Werkzeuge mit mehr Daten effektiver arbeiten, ist Sandvik eine Partnerschaft mit dem in Philadelphia ansässigen Robotikunternehmen Exyn Technologies eingegangen, um dieses spezielle Problem der Datenextraktion zu lösen.

"Wir haben ein einzigartiges Angebot, das perfekt zu den Anforderungen der Bergbauindustrie passt", sagt der CEO von Exyn, Nader Elm. "Wir haben ein völlig autonomes Luftfahrzeug, das in unterirdische Bereiche vordringen kann, in die man keine Menschen schicken will oder kann."

Bei diesen unzugänglichen Bereichen handelt es sich in erster Linie um Stopes - die Hohlräume, die durch Sprengungen entstanden sind. Stopes sind von Natur aus gefährlich, da dort gerade gesprengt wurde und die Gefahr von Steinschlag besteht", erklärt Elm. "Deshalb geht man nie in diese Hohlräume. Aber sie sind auch der Ort, an dem die Arbeiten stattfinden und an dem man die wenigsten Informationen hat."

Produktivität und Sicherheit

"Unser völlig autonomes Luftfahrzeug kann selbst durch diese Hohlräume fliegen, in denen es kein GPS, keine Sichtverbindung und keine Kommunikation gibt, und mit einem Laserscanning-Sensor die Haltestellen kartieren, um eine umfassende 3D-Punktwolke zu erstellen.

Es gibt bereits Technologien für die Kartierung von Haltestellen, aber sie sind weit weniger effizient und gefährlicher als die völlig autonome Lösung von Exyn. Vergleicht man beispielsweise die Volumenberechnungen eines Stollens zwischen einer Exyn-Karte und anderen Technologien, so ergibt sich ein Volumenunterschied von 20 %. Das hat Auswirkungen auf die Sicherheit und Produktivität bei vielen verschiedenen Tätigkeiten im Bergwerk", so Elm.

"Produktivität und Sicherheit sind zwei der wichtigsten Werttreiber, die unsere Kunden bei diesen Automatisierungs- und digitalen Lösungen suchen", sagt Ruokojärvi, "und alles beginnt damit, dass man Transparenz über das Geschehen unter Tage erhält und sieht, was wirklich vor sich geht. Um das Bergwerk als Ganzes oder einen Prozess zu optimieren, muss man in der Lage sein, alle verschiedenen Faktoren zu messen, die den Prozess beeinflussen."

Die erhöhte Transparenz, die Exyn bietet, ermöglicht es Sandviks OptiMine®- und AutoMine®-Tools, bessere und schnellere Entscheidungen zu treffen. Mit Hilfe der Exyn-Bohrlochkarten lassen sich Dinge wie die Ereignisse nach einer Sprengung, ob die Sprengung wie geplant verlief und die Art des entstandenen Hohlraums genauer darstellen. Dies wiederum dient als Grundlage für Bohr- und Sprengentscheidungen für die nächste Runde.

Ein weiterer entscheidender Vorteil der Exyn-Lösung ist die Schnelligkeit: "Es gibt massive Produktivitätsgewinne, wenn wir Karten mit höherer Genauigkeit und Geschwindigkeit erstellen können", sagt Elm. "Wir können viel schneller Daten sammeln, sie analysieren und daher auch schneller handeln."

Der Exyn-Roboter wurde über einen Zeitraum von drei Jahren von einem Team von Wissenschaftlern aus dem GRASP-Labor (General Robotics, Automation, Sensing & Perception) der University of Pennsylvania von Grund auf neu entwickelt: "Unsere Technologie ist bahnbrechend", sagt Elm, "sie ist im Grunde ein Ableger dessen, was auf dem Markt für fahrerlose Autos passiert. In mancher Hinsicht ist unsere Arbeit schwieriger als die der fahrerlosen Autos, denn wir müssen in drei Dimensionen arbeiten, ohne Kommunikation und ohne GPS, und wir müssen all das in ein Fahrzeug einbauen, das nur eine bestimmte Menge transportieren kann; wir können einfach keine Tonnage transportieren."

Reibungslos zusammenarbeiten

Ruokojärvi, der bei Sandvik Mining and Rock Technology für die globale Geschäftsentwicklung im Bereich der digitalen und autonomen Lösungen verantwortlich ist, stimmt dem zu: "Wir haben beobachtet, was verschiedene Akteure in diesem Bereich tun, und wir können feststellen, dass Exyn ein Unternehmen ist, das wirklich bahnbrechende Lösungen für die autonome Flugrobotertechnik anbietet."

Einer der Hauptaspekte der Partnerschaft zwischen Sandvik und Exyn ist neben der gegenseitigen Empfehlung der Lösungen des jeweils anderen Unternehmens auch die Integration ihrer Lösungen. Derzeit wird im Testbergwerk von Sandvik in Tampere, Finnland, an der Entwicklung gearbeitet, um sicherzustellen, dass der Arbeitsablauf und der Datentransfer zwischen dem Roboter von Exyn und den OptiMine®- und AutoMine®-Systemen von Sandvik reibungslos und nahtlos funktionieren. Wir nehmen unseren Kunden eine Last ab, indem wir dafür sorgen, dass die Lösungen von Exyn und Sandvik reibungslos miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten", sagt Ruokojärvi.

"Die Strategie von Sandvik ist stark auf Interoperabilität ausgerichtet", fügt er hinzu, "wir wissen, dass in einem Bergwerk nicht immer nur unsere Geräte eingesetzt werden. Es gibt auch alle möglichen Systeme, die miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten müssen - Unternehmensplanung, Personalwesen, Wartungsplanung, Logistik, geologische Minenplanung, IT-Netzwerke und so weiter. Wenn wir also Betriebstechnologien zur Steigerung der Produktivität und Verbesserung der Sicherheit liefern, müssen wir sie mit allen anderen Systemen und Geräten integrieren. Und das tun wir, indem wir die Daten über verschiedene Arten von Schnittstellen in OptiMine® zur Verfügung stellen, so dass die verschiedenen Systeme miteinander interagieren können. Es geht darum, ein nahtloses digitales Ökosystem an den Standorten unserer Kunden zu schaffen."

Künftige gemeinsame Forschung

Sowohl Exyn als auch Sandvik sind der Meinung, dass der wichtigste Vorteil ihrer Partnerschaft für die Kunden die Sicherheit ist.

"Sicherheit steht für jeden an erster Stelle", sagt Elm, "und eines der Dinge, die uns an der Branche gereizt haben, ist das Interesse an der menschlichen Sicherheit. Das ist etwas, das wir mit unseren heutigen Möglichkeiten direkt beeinflussen können, indem wir die Risiken für die Vermesser verringern und aufzeigen, wo in den Minen erhebliche Gefahren bestehen. Die Menschen von Aktivitäten fernzuhalten, die sie gefährden, ist das Herzstück unserer Arbeit.

Ruokojärvi fügt hinzu, dass Sandvik und Exyn eine gemeinsame Vision von funktionierenden Untertagebergwerken haben, die keine Anwesenheit von Menschen unter Tage erfordern: "Die Möglichkeit, das Bergwerk aus der Ferne zu scannen und dann eine autonome Bergbaumaschine zu schicken, die entsprechend der uns bekannten Umgebung vorgeht, ist ein wichtiger Schritt in Richtung der Vision eines vollständig autonomen Bergbaus", sagt er.

"Unsere Partnerschaft mit Exyn, die uns künftige gemeinsame Forschungs- und Innovationstätigkeiten ermöglicht, hilft uns, die Horizonte der Minenautonomie gemeinsam zu erweitern. Indem wir zusammenarbeiten, um diese verschiedenen autonomen Maschinen zu kombinieren, machen wir wirklich neue Dinge möglich und legen den Grundstein für Innovationen von Weltklasse, um Technologien zu entwickeln, die die Probleme unserer Kunden lösen und ihre Produktivität und Sicherheit verbessern."