Les 6 principales tendances technologiques améliorant la productivité minière

Les mines qui tirent parti des nouvelles technologies pour améliorer leur productivité n'ont rien de nouveau. Un sondage réalisé en 2017 par Ernst and Young auprès de plus de 700 représentants du secteur a révélé que la majorité des principales entreprises minières ont déjà entamé leur parcours numérique à un titre ou à un autre - notamment en investissant dans des technologies autonomes et basées sur l'IoT. Mais les grands acteurs tournés vers l'avenir qui sont sur la voie de l'innovation ne représentent qu'environ 10 % de l'industrie minière, ce qui signifie que les 90 % restants sont toujours à la traîne.

Un indicateur majeur de la réticence de l'industrie à se numériser est son utilisation continue de lectures manuelles et/ou câblées au lieu de systèmes sans fil connectés à des actifs miniers numérisés. En effet, il reste un certain nombre d'obstacles organisationnels à des concepts novateurs comme les relevés sans fil, notamment le statut de l'industrie minière en tant qu'industrie traditionnelle, réticente au risque et au changement, qui empêche d'investir dans des technologies potentiellement "risquées".

Nous allons examiner comment les mines les plus innovantes utilisent les nouvelles technologies pour prendre une longueur d'avance, en vous montrant que l'adoption de ces technologies pourrait rendre vos opérations minières plus sûres, plus productives et plus rentables.

1. Automatisation

Les véhicules miniers autonomes existent depuis près de vingt ans maintenant - la mine de fer Pilbara de Rio Tinto a introduit 80 camions Komatsu sans conducteur en 2008, ce qui a permis d'augmenter massivement leur productivité minière. De nombreux grands acteurs du secteur minier lui ont rapidement emboîté le pas - comme BHP Billiton et Suncor - en achetant principalement à Caterpillar, Sandvik, Komatsu et Atlas Copco, qui représentent actuellement les acteurs les plus innovants et les plus importants du secteur des véhicules miniers autonomes.

Ces véhicules ont révolutionné l'exploitation minière car, pour la première fois, ils permettaient aux humains de communiquer avec les machines et de les contrôler à distance. Ils sont donc idéaux pour les mines souterraines ainsi que pour d'autres environnements dangereux où le risque pour la sécurité humaine est élevé. La plupart des machines minières autonomes sont en fait semi-autonomes plutôt que totalement automatisées ; en d'autres termes, elles ont encore besoin d'une certaine assistance humaine pour des situations spécifiques qu'elles ne peuvent pas gérer seules. Ces véhicules d'excavation souterrains sont rendus autonomes en les équipant d'outils et de caméras télécommandés, ce qui permet aux utilisateurs d'effectuer des actions et de voir les zones environnantes à distance. Aujourd'hui, l'attention s'est déplacée des véhicules miniers autonomes originaux vers la construction d'un "système minier autonome", capable d'effectuer des tâches automatiquement ou avec un contrôle externe minimal, ainsi que vers la possibilité d'une automatisation complète grâce aux technologies robotiques.

Les véhicules autonomes révolutionnent le secteur minier en permettant aux humains de communiquer avec les machines et de les contrôler à distance.

Capables de fonctionner en surface et sous terre, les véhicules autonomes sont essentiels pour la mine moderne. Ils réduisent les incidents et augmentent la sécurité de la main-d'œuvre, travaillent dans des zones minières qui seraient trop dangereuses pour les humains, augmentent la productivité minière (car les équipements peuvent se déplacer plus rapidement et couvrir de plus longues distances), et réduisent les coûts car moins d'opérateurs sont nécessaires pour contrôler les machines.

2. Suivi de la main-d'œuvre

Les progrès des technologies portables en font un outil idéal pour le suivi de la main-d'œuvre dans les mines. Ils sont particulièrement utiles pour la maintenance sur le terrain et les instructions d'inspection des machines en temps réel, ainsi que pour l'amélioration des soins et de la sécurité des opérateurs, en particulier dans les mines souterraines. Ces vêtements permettent de suivre le personnel par RFID et d'avoir une visibilité en temps réel de l'ensemble du personnel, ce qui permet de localiser instantanément les travailleurs clés. Ils peuvent également être utilisés pour identifier les domaines dans lesquels la productivité peut être améliorée et pour contrôler les enregistrements de temps et de présence du personnel.

Les technologies portables sont un outil idéal pour le suivi de la main-d'œuvre dans les mines.

En termes de sécurité de la main-d'œuvre, les wearables et leur rôle dans un réseau de surveillance plus large basé sur l'IdO améliorent considérablement les temps de réponse en cas d'urgence, permettant aux opérateurs et au personnel d'être immédiatement informés lorsqu'un incident se produit. Ils peuvent également minimiser les problèmes de sécurité - et les accidents futurs - en limitant l'accès aux zones potentiellement dangereuses de la mine. Le suivi de la main-d'œuvre permet également d'accroître la productivité de l'exploitation minière, car les travailleurs sont gérés plus efficacement et les incidents potentiels qui réduiraient les heures de travail sont diminués, voire complètement évités.

3. Technologies GPS

Des systèmes de positionnement et de navigation par satellite (GPS) ont récemment été développés et mis en œuvre par certaines sociétés minières sur des foreuses à trous de mine et des pelles à câble électrique dans leurs mines à ciel ouvert. Ces systèmes GPS produisent des visualisations tridimensionnelles précises de l'emplacement du trépan ou des traces de la pelle en temps réel par le biais d'un affichage cartographique mobile (MMD) sur un écran. Cela permet à l'opérateur de diriger avec précision la foreuse d'un blasthole à l'autre, de maintenir la pente de la pelle ou la position du front de taille à distance. Des composants GPS durables et éprouvés sont nécessaires pour ce type de système afin de résister aux conditions environnementales souvent extrêmes. Un exemple de l'utilisation de systèmes GPS dans les mines à ciel ouvert est celui d'AQUILA Mining Systems Ltd, qui a introduit le GPS dans ses mines de charbon et de minerai de fer à ciel ouvert au Canada.

Le GPS permet aux opérateurs de diriger avec précision une foreuse d'un trou de mine à l'autre, à distance.

4. Jumeaux numériques

Les exploitants miniers ont toujours eu du mal à gérer les informations relatives à l'ingénierie et aux actifs tout au long de leur cycle de vie. Les jumeaux numériques peuvent y remédier : ce sont des répliques virtuelles d'actifs, de processus et de systèmes physiques, qui fournissent une représentation à la fois des éléments centraux et de la dynamique des dispositifs IoT utilisés dans l'espace ou le système représenté. Les jumeaux numériques utilisent l'IA (intelligence artificielle), l'apprentissage automatique (un sous-ensemble de l'intelligence artificielle) et l'analyse logicielle avec des données pour rendre des modèles de simulation numérique en temps réel (autrement appelés "vivants") qui sont continuellement mis à jour à mesure que leurs homologues réels, physiques, ou "jumeaux", changent. Pour simplifier, les jumeaux numériques sont comme des versions "jeu vidéo" en temps réel des mines, numérisant ces espaces de manière à produire une interaction entre le réel et le virtuel.

Les jumeaux numériques sont des répliques virtuelles des actifs, processus et systèmes physiques d'une mine.

Les jumeaux numériques permettent aux exploitants miniers d'évaluer les capacités et la maturité de la gestion des données d'ingénierie afin de découvrir les domaines où les données ou la surveillance pourraient faire défaut, ce qui leur permet de canaliser leurs efforts de numérisation vers les domaines où les besoins et l'impact sont les plus importants. Anglo American Plc, l'exploitant britannique de matières premières telles que le nickel, le charbon et les métaux précieux, par exemple, a récemment commencé à utiliser des jumeaux numériques pour optimiser sa flotte minière, notamment en utilisant des applications pour suivre les performances du transport sur son site minier de Los Bronces au Chili, et sur un pipeline de 500 kilomètres au Brésil.

En général, les systèmes de jumeaux numériques peuvent être utilisés pour optimiser l'exploitation et la maintenance des actifs physiques, des systèmes et des processus en temps réel, ce qui permet d'améliorer massivement la productivité minière.

5. Le renseignement opérationnel

L'intelligence opérationnelle (IO) est essentielle pour créer des jumeaux numériques de mines. L'IO est utilisée lorsque les opérateurs souhaitent numériser certaines parties de leurs opérations afin de recueillir des informations en temps réel et de prendre des décisions fondées sur des données au sein de leur organisation. Dans les mines, cela se traduit par la numérisation d'actifs dynamiques comme les travailleurs, les véhicules et les actifs critiques (pentes, barrages, etc.) afin de visualiser leur comportement, d'agréger ces informations et de générer des recommandations par le biais du logiciel OI, qui sont basées sur des aperçus historiques et en temps réel. Ces solutions tirent des enseignements des actions passées grâce à l'IA (plus précisément, l'apprentissage automatique) et peuvent, par conséquent, améliorer leurs propres processus décisionnels.

OI génère une vue d'ensemble en temps réel de toutes les opérations minières et permet aux opérateurs de prendre des décisions basées sur des données.

Une solution d'IO doit pouvoir déclencher des alarmes si certaines parties de l'exploitation présentent un certain niveau d'anomalie et doit également aider les opérateurs à coordonner les actions pour augmenter la productivité. Par exemple, l'IO peut faciliter la surveillance en temps réel de l'ensemble des nombreux actifs de la mine afin de garantir l'efficacité et la sécurité, ou aider les équipes à améliorer l'efficacité de leurs méthodes de communication, telles que les applications mobiles et les appareils portables, afin d'accroître la productivité. Les solutions d'IO sont capables d'ingérer des données provenant de n'importe quelle source de données et de traduire des éléments d'information individuels en informations globales et exploitables.

6. Surveillance sans fil

On estime que la plupart des mines numériseront au moins certaines parties de leurs opérations avec des systèmes d'IO dans les cinq prochaines années. En outre, au cours de la prochaine décennie, la majorité des mines commenceront probablement à travailler avec un jumeau numérique de leur infrastructure et de leurs flux de travail. Aujourd'hui, cependant, la plupart des mines doivent encore faire le premier pas vers des opérations virtuelles : remplacer les relevés de câbles manuels ou automatisés par des systèmes de surveillance sans fil.

Grâce à la surveillance sans fil, les mines peuvent numériser leurs actifs et contrôler leurs performances en temps réel.

Les actifs miniers, tels que les barrages, se trouvent généralement dans des zones difficiles d'accès, ce qui signifie que les relevés manuels effectués par les travailleurs sont à la fois longs et dangereux. Lorsque les travailleurs collectent des données et retournent au bureau, les informations qu'ils ont recueillies sont déjà périmées : travailler avec des informations qui ne sont pas en temps réel peut avoir un impact critique sur les opérations minières. La pression de l'eau interstitielle dans les digues à stériles, par exemple, peut changer rapidement, exerçant une pression sur l'infrastructure qui peut provoquer des ruptures de digues, souvent très dommageables. Avec des relevés câblés, les opérateurs peuvent diminuer les risques en automatisant les processus de collecte de données. Cependant, l'installation de câbles dans toute l'infrastructure d'une mine peut être coûteuse et, selon la zone, compliquée et longue.

Une troisième option se présente sous la forme de systèmes de surveillance sans fil qui peuvent connecter une variété de capteurs, tels que des piézomètres pour mesurer la pression de l'eau interstitielle dans les digues à stériles. Ils transmettent des données en temps réel à une passerelle et peuvent transférer des informations à un serveur basé dans une tour de contrôle située jusqu'à 15 km de distance, ce qui permet aux opérateurs de surveiller à distance les actifs critiques. Cela génère une plus grande productivité car la disponibilité des actifs reste presque constante.

Pour résumer, avec les systèmes de surveillance sans fil, les coûts opérationnels sont réduits non seulement parce que les compagnies minières n'ont plus besoin d'envoyer un être humain pour lire les données - ce qui leur permet d'économiser sur le recrutement de personnel et sur les frais de véhicule et d'essence - mais aussi parce qu'il n'y a plus besoin de câblage et d'opérations de maintenance coûteuses. Comme les actifs critiques sont mieux entretenus, cela augmente à son tour le retour sur investissement.