Автономные самосвалы сокращают расходы на горнодобычу

Интерес к автономным роботизированным самосвалам растет по мере роста операционных расходов и снижения эффективности горнодобычи по всему миру.

Производители

Komatsu, Япония

Крупнейшие горнодобывающие корпорации все активнее внедряют беспилотные автопарки: это повышает безопасность и эффективность при перемещении больших объемов материалов. В ноябре 2018 года автономная система транспортировки (AHS) Komatsu Front Runner достигла важной вехи - беспилотные карьерные самосвалы компании переместили более 2 млрд тонн поверхностного материала, предназначенного для превращения в медь, железную руду, а также в нефть.

Первые коммерческие развертывания системы Komatsu AHS происходили еще в 2008 году на медном руднике Кодрико Габриэла Мистраль (Gaby) в Чили, а также на железнорудном руднике Рио-Тинто в Австралии. С тех пор рост производства шел по экспоненте. В 2016 году была пройдена отметка в 1 млрд тонн, в конце 2017 года - 1.5 млрд тонн. Этот результат обеспечили более, чем 130 автономных грузовиков, находящихся в эксплуатации на сегодняшний день.

Система Front Runner AHS работает круглосуточно, перевозя медную и железную руду, а также нефтеносные пески на семи участках на трех континентах. В ближайшие 7 лет на канадских нефтеносных песках развернут еще 175 автономных самосвалов. Соответствующий контракт был подписан Komatsu с компанией Suncor Energy, работающей на нефтеносных песках Альберты, Канада.

К 2019 году систему FrontRunner на испытательном полигоне в Тусоне, Аризона, перевели на использование частной сети 4G/LTE. Соответствующее решение Future X предоставила компания Nokia. Подключение роботизированных грузовиков к стандартизованным 3GPP сетям связи 4G/5G может вскоре стать трендом.

Caterpillar, США

Komatsu не одинока в своем стремлении к автоматизации горнодобычи. В ноябре 2018 года компания Caterpillar сообщила, что ее карьерные самосвалы, оснащенные системой Cat Command, достигли рубежа в 1 млрд перевезенных тонн. Это также беспилотные самосвалы, которые самостоятельно реагируют на вызовы, поступающие от экскаваторjd, перемещаются в нужное положение, перевозят породу к месту разгрузки и предоставляют необходимую телеметрию, включая отчеты, необходимые для принятия решений о необходимости техобслуживания.

Caterpillar развернула свои первые шесть коммерческих автономных грузовиков в 2013 году, с тех пор парк роботизированных самосвалов компании вырос до более, чем 150 машин. Ими пользуются 6 различных горнодобывающих компаний в Австралии, Южной Америке и Северной Америке, например, на выработках компании Fortescue Metals Group. На март 2019 года в автопарк входят такие роботы, как Cat 793F. Cat 797F, Cat 789D, способные перевозить, соответственно 227 тонн, 363 тонны и 181 тонну.

Комментируя эту достижение, менеджер по продукции компании Caterpillar Mining Technology Шон МакГиннис сказал: “В процессе перевозки 1 млрд тонн автономные грузовики проехали почти 35 млн км без трав и потерь рабочего времени людей, в связи с автономными перевозками. Было наглядно показано, как можно повысить безопасность процессов, устранить ошибки эксплуатации самосвала и сократить число людей, работающих в районе активной добычи”.

Горнодобывающие компании по всему миру, особенно, в Чили, Австралии и Канаде, переходят от парка пилотируемых грузовиков к беспилотным роботам. Водителя в них замещает локальная система самоуправления и центральный контроллер. Для навигации автопилоты используют спутниковую навигацию GPS, также она используется для определения местоположения, скорости и направления движения других транспортных средств. Внедрение автономных перевозок означает для компании прямой рост производительности, поскольку больше материала может быть перемещено эффективно и безопасно.

Cat Command - это набор решений, от телеуправления до полностью автономных систем самоуправления. Система позволяет автономизировать не только перевозку породы, но также, например, работу бульдозеров.

Volvo, Швеция

Компания Volvo Construction Equipment начала испытывать прототипы автономных электрических самосвалов-тележек HX2 на территории карьера Викан-Кросс в окрестностях Гетеборга, Швеция.

Это часть проекта Electric Site полностью автономного процесса разработки карьера. Предполагается, что все этапы работы будут происходить автономно - добыча, первичное дробление и перевозка.

Другой проект с участием автономных самосвалов Volvo - это транспортировка известняка из карьера норвежской горнодобывающей компании Brønnøy Kalk AS в близлежащий порт. На 5 километровом участке, включающем туннели, задействовано шесть автономных грузовиков Volvo FH.

В течение 2018 года шла тестовая эксплуатация этого проекта, до конца 2019 года он, как ожидается, перейдет в режим коммерческой эксплуатации. Интересна модель взаимодействия горнодобытчиков и Volvo - RaaS. Компания не закупала роботизированные грузовики, оплачивая Volvo за каждую перевезенную тонну груза. При погрузкой Volvo FH ими управляет оператор фронтального погрузчика.

Inner Mongolia North Heavy Industries Group Co., Ltd., Китай

Автономный карьерный самосвал представлен в феврале 2019 года. Погрузка и разгрузка осуществляются также автономно, самосвал рассчитан на круглосуточную работу. Длина новинки составляет 12.7 метров, высота - 5.2 метра, грузоподъемность - 110 метрических тонн. В составе оснащения: модуль GPS, лазерные сенсоры расстояний и поддержка работы с сетью 5G. Первые грузовики приступят к работе в 1H2019. По словам разработчиков, 7 “беспилотников” демонстрируют ту же эффективность, что и 9 управляемых людьми самосвалов. Топливные издержки сокращаются на 6%, а выработка повышается на 49%. Компания уже провела тестирование своих решений в Объединенных Арабских Эмиратах.

БЕЛАЗ, Беларусь

На белорусском БЕЛАЗ не первый год идет разработка беспилотных самосвалов в рамках проекта “Интеллектуальный карьер” совместно с российской “ВИСТ Групп”. В 2010 году в рамках этого проекта был показан телеуправляемый карьерный самосвал БЕЛАЗ-75131 грузоподъемностью 130 тонн с электроприводом постоянного тока. В 2013 году компания показала роботизированную версию этого грузовика.

Также разработано роботизированное управление, которое может устанавливаться на любую модель карьерного самосвала БЕЛАЗ с электромеханической трансмиссией грузоподъемностью от 90 до 450 тонн.
По состоянию на 2018 год самоуправляемый БЕЛАЗ есть, например, в распоряжении российского ПАО “ФосАгро”. Один оператор может дистанционно управлять сразу несколькими машинами, задавая им места разгрузки.

КАМАЗ, Россия

В России также не первый год идет разработка карьерного роботизированного самосвала. Есть заказчик разработки - ОАО “Магнитогорский металлургический комбинат”. Разработкой системы самоуправления занимается “ВИСТ Групп”. Работы начались еще в 2016 году, но по состоянию на начало 2019 года о каком-то массовом использовании КАМАЗ-65801 или аналогичных карьерных грузовиков с самоуправлением, информации не поступало.

Крупнейшие потребители

Rio Tinto, Объединенное Королевство

Британская горно-металлургическая корпорация Rio Tinto - это крупнейший в мире владелец и оператор грузовых роботизированных транспортных средств. Компания уже давно выступает за широкую автоматизацию горнодобывающей промышленности. В начале 2018 года парк автономных самосвалов Rio Tinto достиг рубежа 1 миллиард тонн перевезенного материала на железнорудном рудике в Австралии. Роботизированный флот компании на шахтах Западной Австралии составлял 69 самосвалов на конец 2015 года.

Горнодобывающие предприятия с их высоким коэффициентом использования транспортных средств это подходящие полигоны для тестирования новых автономных технологий. Промышленность может получать преимущества автоматизации в виде повышения безопасности труда и роста его производительности, - уверен Бьорн Винблад, Скания Майнинг.

В среднем, каждый автономный самосвал на шахте RioTinto, работал на 700 часов больше, нежели, чем пилотируемый человеком самосвал, на его погрузку-разгрузку было затрачено на 15% меньше средств. Не было зафиксировано ни одной травмы при использовании роботизированных самосвалов с момента их внедрения в процесс горнодобычи. По итогам компания приняла решение об ускорении автоматизации за счет еще более широкого использования робосамосвалов. В частности, до конца 2019 года планируется расширить флот компании с 80 роботизированных самосвалов до более, чем 140 до конца 2019 года.

В 2018 году, Rio Tinto также внедрила первую в мире автоматизированную транспортную железнодорожную систему для перемещения породы на дальние расстояния. Программа Auto Haul стоимостью $940 млн направлена на автоматизацию поездов, перевозящих железную руду в портовые сооружения Rio Tinto в регионе Пилбара на западе Австралии. Среднее расстояние, которые проходят поезда на пути до порта и обратно, составляет 800 км, средний цикл, включающий погрузку и разгрузку, занимает 50 часов. Локомотивы, оснащенные ПО Auto Haul оснащены камерами, видеопоток с которых обеспечивает возможность постоянного мониторинга из операционного центра компании. Все железнодорожные переезды также оснащены системами видеонаблюдения, подключенными к центру управления.

В Rio Tinto изучают также возможности использования небольших автопилотируемых самосвалов для обеспечения большой гибкости в работе транспортной системы. В частности, компания тестирует автономную транспортную систему, разработанную Scania на предприятии Dampier Salt в Западной Австралии. Первый этап испытаний начался в августе 2018 года, он включает использование автономного самосвала Scania XT 8x4. Для “обучения” автопилота этого самосвала, на начальных этапах водитель остается в кабине, чтобы следить за его работой и, при необходимости, вмешиваться. Затем, как ожидается, необходимость в “присмотре” исчезает. На следующих фазах реализации проекта планируется добавить еще несколько автономных самосвалов Scania, чтобы проверить возможность их “роевой” работы и возможности системы интеллектуального управления транспортным флотом.

Vale, Бразилия

Бразильская металлургическая и горнодобывающая компания Vale планирует эксплуатировать свой рудник Brucatu исключительно с использованием автономных самосвалов уже в 2019 году. В течение шести лет исследований и испытаний, здесь использовались 7 автономных самосвалов для транспортировки железной руды с фронта добычи на обогатительную фабрику, а также 6 традиционно управляемых самосвалов. Основываясь на собранных данных в Vale ожидают рост сроков службы своего оборудования примерно на 15%, а также снижения потребления топлива и расходов на ТО на 10%.

Выводы

Напрашивается вполне очевидный прогноз. Рост себестоимости горнодобычи, в том числе, за счет роста заработной платы, уменьшает сроки окупаемости автоматизации процессов добычи и транспортирвки. Это стимулирует горнодобывающие компании все активнее внедрять самоуправляемую технику. Дополнительные стимулы - это снижение числа несчастных случаев и повышение эффективности использования техники за счет отказа от использования человеческого труда в процессе добычи и транспортировки.

Большим интересом будут пользоваться комплексные решения - централизованные системы, позволяющие работать с флотом автономного транспорта и другими системами.

Подготовлено с использованием материалов robotrends.ru и constructionweekonline.com.

За новостями робототехники, ИИ, а также за трендами в этих областях удобно следить в телеграм-канале prorobots. Обсудить эти темы можно в группе R-Chat

Подборка ссылок на интересные самоделки в области робототехники - в телеграм-канале roboDIY_ru.