Volare sottoterra
Integrando uno dei veicoli aerei autonomi più avanzati al mondo con i propri sistemi digitali per le operazioni minerarie e le informazioni, Sandvik sta aiutando i clienti a mappare aree delle loro miniere che prima non erano raggiungibili. Oltre a migliorare la sicurezza e la redditività delle miniere, questa nuova partnership è un passo fondamentale verso un futuro in cui le miniere potranno operare in sicurezza senza personale fisicamente presente nel sottosuolo.
Le soluzioni OptiMine® e AutoMine® di Sandvik Mining and Rock Technology sono i sistemi di digitalizzazione e automazione più avanzati attualmente disponibili per l'industria mineraria sotterranea. OptiMine® è una suite completa di strumenti digitali per analizzare e ottimizzare la produzione e i processi minerari. Include la visualizzazione della miniera in 3D, la localizzazione, la programmazione, la gestione delle attività, il monitoraggio delle attrezzature e l'analisi, che aiutano a identificare i colli di bottiglia, a descrivere ciò che sta accadendo nella miniera e a prevedere ciò che probabilmente accadrà in futuro. AutoMine®, che può funzionare con OptiMine®, è una soluzione di automazione e controllo remoto che consente alle attrezzature minerarie pesanti di operare in modo autonomo.
Riduzione dell'esposizione umana
"OptiMine® abilita le operazioni minerarie e la gestione delle informazioni integrando tutti i dati rilevanti in un'unica fonte e fornendo gli strumenti e le analisi per aiutare realmente i nostri clienti a ottimizzare il loro processo minerario", afferma Jarkko Ruokojärvi, Global Business Development Manager, Sandvik Mining and Rock Technology. "Riducendo l'esposizione umana ai rischi dell'estrazione sotterranea, AutoMine® migliora la sicurezza e, con l'autonomia delle attrezzature, migliora la produttività e la redditività".
Entrambe le soluzioni digitali funzionano interagendo con le attrezzature e le altre risorse e con i dati che raccolgono. "OptiMine® raccoglie dati da tutte le diverse risorse presenti in una miniera, come le attrezzature mobili e le persone", spiega Ruokojärvi. "Raccoglie i dati e li visualizza in vari modi che gli addetti al centro operativo della miniera e quelli che lavorano in sotterraneo con i tablet possono utilizzare per operare in modo più efficiente, sia dal punto di vista della pianificazione che dell'esecuzione in tempo reale".
Una proposta unica
La pianificazione e l'esecuzione sono entrambe di grande importanza, soprattutto per quanto riguarda l'accesso a zone difficili delle miniere. Infatti, c'è un'area di una miniera tipica che finora è stata particolarmente difficile da cui estrarre i dati. Poiché le soluzioni Sandvik funzionano in modo più efficace con un maggior numero di dati, come tutti gli strumenti digitali, Sandvik ha avviato una partnership con la società di robotica Exyn Technologies, con sede a Filadelfia, per risolvere questo specifico problema di estrazione dei dati.
"Abbiamo una proposta unica che si adatta perfettamente ai requisiti del problema unico dell'industria mineraria", afferma l'amministratore delegato di Exyn, Nader Elm. "Abbiamo un veicolo aereo completamente autonomo che può andare in aree sotterranee in cui non si vuole o non si può inviare personale".
Queste aree inaccessibili sono principalmente gli scali, ovvero le cavità create dai brillamenti. "Gli scali sono intrinsecamente pericolosi, poiché sono stati appena esplosi e c'è il rischio di caduta di massi", spiega Elm, "quindi non si entra mai in queste cavità. Ma sono anche il luogo in cui si svolgono le operazioni e dove si hanno meno informazioni"
Produttività e sicurezza
"Il nostro veicolo aereo completamente autonomo è in grado di volare attraverso queste cavità, dove non c'è GPS, né linea di vista o comunicazioni e, utilizzando un sensore di scansione laser, di mappare le falde per creare una ricca nuvola di punti 3D".
Esiste una tecnologia già esistente per la mappatura delle aree di sosta, ma è molto meno efficiente e più pericolosa della soluzione completamente autonoma di Exyn. Confrontando, ad esempio, i calcoli volumetrici di un giacimento tra una mappa Exyn e altre tecnologie, si nota una differenza di volume del 20%. "Questo ha implicazioni sulla sicurezza e sulla produttività in molte attività diverse della miniera", spiega Elm.
"Produttività e sicurezza sono due dei principali fattori di valore che i nostri clienti cercano in queste soluzioni di automazione e digitali", afferma Ruokojärvi, "e tutto inizia con la trasparenza di ciò che accade nel sottosuolo e con la visione di ciò che sta realmente accadendo. Per poter ottimizzare la miniera come sito completo o come processo, è necessario poter misurare tutti i diversi fattori che la influenzano".
I guadagni di produttività sono enormi.
La maggiore trasparenza offerta da Exyn consente agli strumenti OptiMine® e AutoMine® di Sandvik di prendere decisioni migliori e più rapide. Le mappe dello stope di Exyn possono essere utilizzate per visualizzare in modo più accurato aspetti quali ciò che è accaduto dopo un'esplosione, se l'esplosione è andata come previsto e il tipo di cavità che si è creata. Questo, a sua volta, informa le decisioni in materia di perforazione e brillamento per il ciclo successivo.
La velocità è un altro dei vantaggi principali della soluzione di Exyn: "La disponibilità di mappe a più alta fedeltà e la velocità con cui possiamo produrle ci permettono di ottenere enormi guadagni in termini di produttività", spiega Elm. "Possiamo passare a iterazioni molto più rapide di raccolta dei dati, analizzarli e quindi essere in grado di agire prima".
Il robot Exyn è stato costruito da zero nell'arco di tre anni da un team di scienziati che ha sfruttato le ricerche condotte presso il laboratorio GRASP (General Robotics, Automation, Sensing & Perception) dell'Università della Pennsylvania. "La nostra tecnologia è all'avanguardia", afferma Elm. "È fondamentalmente un ramo di ciò che sta accadendo nel mercato delle auto senza conducente. Per certi versi, quello che stiamo facendo è più difficile di quello che sta facendo il mercato delle auto senza conducente, perché dobbiamo operare in tre dimensioni, senza comunicazioni e senza GPS, e dobbiamo inserire tutto questo in un veicolo che può trasportare solo una certa quantità; semplicemente non possiamo trasportare tonnellate".
Lavorare insieme senza problemi
Ruokojärvi, responsabile presso Sandvik Mining and Rock Technology dello sviluppo globale del business per le soluzioni digitali e autonome, è d'accordo: "Abbiamo monitorato quello che fanno i vari attori in questo campo e possiamo vedere che Exyn è un'azienda che ha davvero soluzioni pionieristiche per la robotica aerea autonoma".
Oltre a consigliare ai clienti le rispettive soluzioni, uno degli aspetti chiave della partnership tra Sandvik ed Exyn è l'integrazione delle loro soluzioni. Lo sviluppo è attualmente in corso presso la miniera di prova di Sandvik a Tampere, in Finlandia, per garantire che il flusso di lavoro e il trasferimento di dati tra il robot di Exyn e i sistemi OptiMine® e AutoMine® di Sandvik siano fluidi e senza interruzioni. "Stiamo togliendo un peso ai nostri clienti assicurandoci che le soluzioni Exyn e Sandvik comunichino e lavorino insieme senza problemi", afferma Ruokojärvi.
"La strategia di Sandvik si basa molto sull'interoperabilità", aggiunge, "Siamo consapevoli che in una miniera non vengono utilizzate solo le nostre attrezzature. Ci sono anche tutti i tipi di sistemi che devono comunicare e collaborare: pianificazione aziendale, risorse umane, pianificazione della manutenzione, logistica, pianificazione geologica della miniera, reti informatiche e così via. Quindi, quando forniamo una tecnologia operativa per aumentare la produttività e migliorare la sicurezza, dobbiamo integrarci con tutti gli altri sistemi e attrezzature. E lo facciamo rendendo disponibili i dati attraverso vari tipi di interfacce in OptiMine®, in modo che i diversi sistemi possano interagire tra loro. Si tratta di creare un ecosistema digitale senza soluzione di continuità nei siti dei nostri clienti".
La futura ricerca congiunta
Sia Exyn che Sandvik ritengono che il vantaggio più importante della loro partnership per i clienti sia la sicurezza.
"La sicurezza è un tema di primaria importanza per tutti", afferma Elm, "e uno degli aspetti che ci ha davvero attratto in questo settore è l'interesse per la sicurezza delle persone. È un aspetto su cui possiamo avere un impatto diretto grazie a ciò che abbiamo oggi, riducendo i rischi per gli ispettori e mostrando dove si trovano i pericoli significativi nelle miniere. L'allontanamento delle persone da attività che le espongono al rischio di danni è al centro del nostro lavoro".
La sicurezza è al primo posto per tutti.
Ruokojärvi aggiunge che Sandvik ed Exyn condividono la visione comune di avere miniere sotterranee operative che non richiedano la presenza umana nel sottosuolo: "La possibilità di scansionare la miniera a distanza e poi inviare una macchina mineraria autonoma per procedere di conseguenza in base a ciò che sappiamo essere l'ambiente, fornisce alcuni passi chiave verso la visione di un'attività mineraria completamente autonoma", afferma.
"La nostra partnership con Exyn, che ci consentirà di svolgere in futuro attività di ricerca e innovazione congiunte, ci aiuta a espandere insieme gli orizzonti dell'autonomia mineraria. Lavorando insieme per combinare queste diverse macchine autonome stiamo davvero rendendo possibili nuove cose e gettando le basi per un'innovazione di livello mondiale per sviluppare tecnologie che affronteranno i problemi dei nostri clienti e miglioreranno la loro produttività e sicurezza".
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