문제:
광업 운영을 담당하는 관리자와 엔지니어는 정기적으로 다음과 같은 과제에 직면한다.
- 현실적인 일일 및 월간 생산량 결정.
- 광산 계획 타당성 테스트.
- 운영 개선의 결과 평가.
- 투자 수익률 수량화.
- 비행대 요구 사항의 정당화.
그들은 어떤 요소도 고립되지 않는 복잡한 광산 시스템에서 일하면서 결정과 약속을 해야 한다. 광산의 대표적인 제약조건은 다음과 같다.
- 많은 상호의존성과 중복되는 활동.
- 장비 장치 간의 상호 작용.
- 프로세스의 주기 시간 변경.
- 이동 가능한 장비 장치의 공간 제한, 항복 및 양보 논리.
- 복잡한 배치.
- 벙커 및 컨베이어 시스템의 제한된 용량.
관리자들은 위의 모든 것을 고려하면서 어떻게 채굴 프로세스를 계획하는가? 전통적으로 그들은 다음과 같이 현실과 괴리가 큰 가정을 한다.
- 평균 운반 거리 운반의 주기 시간은 통제할 수 없는 매개변수의 영향을 받아 지점간 및 시간 간 차이가 있다.
- 평균 덤프 시간 시스템이 넘치거나 광석 앞에 대기열이 있으면 덤프 시간이 변경된다.
- 오버플로로 인해 컨베이어가 정지되는 시간의 백분율 그것은 결코 일정하지 않으며, 단일 숫자로 지정할 수 없다.
시뮬레이션을 통해 광산 계획자들은 있는 그대로의 프로세스를 모델링하고 이러한 가정들을 없앨 수 있다.
Amalgama 와 빅4 컨설팅 회사 중 한 곳의 도움을 받아 유럽 최대 화분 생산업체는 애니로직(AnyLogic)을 이용해 채굴 과정을 시뮬레이션했다. 큰 화분 광산의 크기는 8 x 8 km이다. 월 90만 톤이 지하 3층에서 채굴된다. 광산은 21km의 컨베이어 벨트가 광석을 시스템을 통해 스킵호이스트로 운반한다. 광석은 보어들로 채굴되어 바위를 계속 부순 다음 부착된 광석 버퍼에 적재한다. 이 광석은 덤프트럭에 버려지고 덤프트럭은 보어 패스와 광석 패스를 오간다.
20 x (보어 및 덤프 트럭)
광석 고갯길의 용량은 3톤이지만 덤프트럭에는 22톤의 광석이 실려 있다. 최초 3톤 이후, 투척 속도는 광석 고관 밑에 있는 전달 시스템의 현재 부하에 따라 달라진다. 컨베이어는 이미 다른 업스트림 보어로부터 광석을 적재할 수 있으므로, 시스템은 제한될 수 있다. 이러한 제약을 없애기 위해 광산 설계자들은 모바일 오레 로더 즉, MOL을 추가함으로써 장비 구성을 변경할 예정이었다. TO-BE 시나리오에서 MOL은 덤프트럭과 광석 패스 사이의 버퍼 역할을 했다. 덤프트럭이 컨베이어 시스템에 광석을 계속 버리는 동안 덤프트럭은 재빨리 MOL에 광석을 버리고 보어에게 돌아갔다.
이송용 광석 적재기 추가
버퍼링 용량을 추가함으로써 광산 계획자들은 덤프트럭 사이클 시간을 낮추기를 희망했다. 주요 의문은 MOL을 사용하면 생산량을 유지하면서 보어 하나를 없앨 수 있느냐 하는 것이었다. 보어사는 높은 운영비를 부담했고, 광산 내에 정비팀을 둘 것을 요구했기 때문에 이를 철거하면 운영비가 크게 절감될 것이다. 제거해야 할 보어 및 5개의 MOL 사용처에 대한 추가 질문이 포함되었다.
해결책:
Amalgama 의 시뮬레이션 개발자들은 이러한 질문에 답하기 위해 광산의 AnyLogic 시뮬레이션 모델을 만들었다. 그 모델은 정확히 공장이 배치되는 대로 시추부터 호이스트까지 모든 채굴 과정을 포함했다.
광산 3D 시뮬레이션 모델
광산 시뮬레이션 모델
광산 생산률에 미치는 영향이 최소화된 철거 대상
모델은 매우 상세했고, 모든 프로세스는 최소의 단순화로 시뮬레이션되어 모델을 매우 정확하게 만들었다.
이 모델에 대한 첫 번째 실험은 컨베이어 속도의 외부 제약을 제거하면 광산 시스템이 어떻게 행동하게 되는가 하는 것이었다. 이 실험은 자체 성능, 유지보수 간격, 버퍼 크기 등 내부 제약에 의해 제한된 생산 속도를 가진 3명의 보어를 찾는 데 도움이 되었다.
그 결과, MOL은 컨베이어의 속도와 용량으로 인한 제약만 제거하기 때문에 광산의 생산률에 최소한의 영향을 미치는 3명의 보어가 제거 후보로 선정되었다.
보어 3개를 각각 제거하는 효과
이 세 가지 보어 각각을 제거하는 효과는 시뮬레이션을 통해 연구되었다. 이 실험들은 보어 #65를 제거하면 생산량이 가장 적게 줄어든다는 것을 보여주었다.
그런 다음 광석 생산을 극대화하기 위해 5개의 MOL을 어디로 보내야 할지를 결정하기 위한 몇 가지 시나리오를 실행했다. MOL을 보낼 5명의 보어들이 선택되었다. 이 시나리오는 생산량이 1.02% 감소하는 데 그쳐 무시할 수 있는 수준이었다. 동시에, 이 시나리오는 한 보어가 광산에서 제거되었기 때문에 운영 비용이 상당히 감소하는 것을 보여주었다.
결과:
지하 갱도의 시뮬레이션 모델은 유럽 최대의 화분 생산자에게 운영 개선을 제공했다. 이러한 개선으로 동일한 생산량을 유지하면서 운영비를 절감할 수 있었다. 프로젝트가 완료되면 채굴 시뮬레이션 모델은 월간 생산 계획, 잠재적 공정 병목 현상 확인, 제안된 변경사항 평가 등에 지속적으로 사용되어 왔다.
Amalgama 社 안드레이 말리하노프의 프로젝트 프레젠테이션
