Automaation sydän

Coeur Alaskan Kensingtonin kaivoksen työntekijöiden työmatka kestää jopa kaksi tuntia yhteen suuntaan. Silti myös kaivoksen veteraanityöntekijät sanovat, että osittain veneelläkin taittuvan matkan maisemat ovat sen arvoisia.

Alaskan osavaltion pääkaupungista Juneausta lähtee kahdesti päivässä bussi, joka kuljettaa työntekijät 37 kilometrin matkan satamaan. 45 minuutin venematka Lynnin kanavaa pitkin tarjoaa upeat näkymät jylhille vuorenhuipuille, ja vuodenajasta riippuen matkalla voi nähdä valaitakin. Kaivoksen satamassa työntekijät nousevat toiseen bussiin, joka vie heidät kahdeksan kilometrin matkan soratietä pitkin kaivosalueelle.

Kensingtonin kaivoksen tavoittaa vain veneellä, vesitasolla tai helikopterilla. Se toimii pienellä, reilun 100 hehtaarin alueella Tongass National Forestissa, joka on Yhdysvaltojen suurin kansallismetsä. Keskimääräinen vuotuinen sademäärä alueella on yli 2500 mm, ja talvella kaivoksen pääsisäänkäynnin tuntumaan voi kertyä yli 3 metriä lunta.

Kultakaivoksen kaupallinen tuotanto käynnistyi vuonna 2010, ja miljoonan unssin virstanpylväs saavutettiin vuonna 2019. Vuonna 2005 hyväksytyn toimintasuunnitelmassa kaivoksen käyttöiäksi arvioitiin alun perin 10 vuotta 1 130 tonnin päivätuotannolla. Louhintaan ja jalostukseen tehtyjen parannusten ansiosta päivätuotanto voitiin nostaa 1 815 tonniin, ja jatkuvat investoinnit malminetsintään ja positiiviset tuotot pidensivät kaivoksen käyttöikää noin vuoteen 2025. Vuonna 2020 Coeur investoi 8,6 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria malminetsintään Kensingtonissa ja vuonna 2021 vielä 11 miljoonaa dollaria keskittyen kaivoksen käyttöiän pidentämiseen. Vuonna 2022 Coeur Alaska sai luvan lisätä rikastushiekan ja jätekiven varastointikapasiteettia, mikä on tarpeen kaivoksen käyttöiän pidentämiseksi ainakin vielä 10 vuodella.

Kaivoksen syrjäinen sijainti tarkoittaa ainutlaatuisia olosuhteita esimerkiksi sähköntuotannolle, kuormituksen hallinnalle sekä kaivoksen omalle pelastuspalvelulle. Kaikki osat, ruoka ja polttoaine saapuvat kerran viikossa Seattlesta proomulla, joten suunnittelu ja toimitusketjun logistiikka ovat olennaisen tärkeitä kaivoksen menestyksen kannalta.

Toiminnan tehostaminen auttaa kompensoimaan syrjäisestä sijainnista johtuvia korkeampia kustannuksia. Yksi tehokkaimmista ratkaisuista, jonka kaivos on ottanut käyttöön viime vuosina, on automaatio.

Toiminnan automatisointi sai alkusysäyksensä kaivoksen johdon vierailtua Sandvikin osastolla MINExpo INTERNATIONAL 2016 -messuilla.

"Ajatus siitä, että maanalaista lastauskonetta ei ohjaisikaan työntekijä kaivoksessa vaan automaatio, oli hyvin jännittävä", entinen toimitusjohtaja Mark Kiessling kertoo.

Kaivoksella oltiin aloittamassa kalustopäivityksiä ja tutkittiin samanaikaisesti useita automaatiojärjestelmiä. Operatiivinen johtaja Kyle Beebe toteaa, että Sandvikin tarjoamat edut, käyttöönoton helppous ja kustannukset suhteessa vaihtoehtoihin olivat ratkaisevia tekijöitä AutoMine-järjestelmän valinnassa.

"Valitsimme Sandvikin myös siksi, että järjestelmät olivat jo valmiina koneissa, eivätkä ne vaatineet jälkiasennuksia", hän sanoo.

Coeur Alaska hankki vuonna 2017 uusia Sandvikin koneita, muun muassa kaksi AutoMine-ratkaisulla varustettua 14-tonnista Sandvik LH514 -lastauskonetta. Beeben mukaan ensisijainen syy lastauskoneiden automatisointiin Kensingtonissa oli turvallisuuden parantaminen vaihtamalla näköyhteyden vaativa kauko-ohjaus aitoon etäohjaukseen. Toisena vahvana tavoitteena oli tuottavuuden parantaminen käyttämällä automatisoitua kalustoa jatkamaan louheenajoa vuoronvaihtojen ja räjäytysten aikana, jolloin työntekijät eivät voi olla kaivoksessa.

Kensington otti AutoMinen käyttöön vuoden 2018 aikana. Langatonta verkkoa vahvistettiin tukemaan automatisoituja alueita. Samalla ratkottiin joitakin alkuvaikeuksia sekä uuden järjestelmän hyväksymiseen liittyviä haasteita. Louhetta siirrettiin AutoMinen avulla 4 000 tonnia vuonna 2019, ja järjestelmän luotettavuuden parantuessa määrä kasvoi 4 000 tonniin pelkästään tammikuussa 2020. Tuottavuus parani edelleen vuoden 2021 aikana.

"Se, että pystymme siirtämään louhetta lähes ilman ihmisen ja koneen välistä vuorovaikutusta, on ollut aivan mahtavaa", Kiessling sanoo. "Se on todella muuttanut suhtautumistamme etälouhintaan ja kuljetuksiin. Tuottavuus on parantunut huomattavasti."

Bryan Nord, IT- ja Business Intelligence -yksikön johtaja, johtaa Kensingtonin automaatio-ohjelman kehittämistä. Kokoaikaisten automaatioinsinöörien palkkaaminen, operaattoreiden kouluttaminen, ongelmien ja ratkaisujen jakaminen sekä pitkän aikavälin suunnittelun parantaminen auttoi Kensingtonia lisäämään AutoMinen käyttöastetta yli 20 prosenttia vuonna 2021.

"Automaatiotiimimme parantaa jatkuvasti infrastruktuuria, raportointia, toimintaa ja kunnossapidon laatua, jotta meillä olisi parhaat edellytykset menestyä", Nord sanoo. "Odotamme, että käyttöasteemme paranee edelleen."

Alun perin AutoMinen käyttö Kensingtonissa perustui etäohjaukseen, mutta järjestelmän hyväksyntä ja käyttö ovat jatkuvasti lisääntyneet. Tällä hetkellä lastausta ohjataan etänä, mutta ajo ja kuorman purku voi tapahtua täysin autonomisesti.

"Olemme tutkineet täysautomaatiota, mutta kaivoksen nykyrakenne estää sen käytön. Lisäksi toimintojen yhteensovittaminen edellyttää, että meidän on oltava nopeasti valmiita toimimaan eri alueilla. Sen vuoksi olemme optimoineet AutoMinen lähinnä etäohjaukseen ja puoliautomaattiseen toimintaan", Nord sanoo.

Kensington käyttää tällä hetkellä Sandvik LH514 -lastauskoneita eri automaatiotasoilla siirtämään malmia louhoksista lastauspaikkoihin vuoronvaihdon aikana sekä siirtämään malmia kaatokuiluihin yleensä vuoronvaihdon aikana mutta myös työvuorojen aikana.

"Nämä ovat tehokkammat, vähiten käyttökatkoksia sisältävät käyttökohteet, koska laitteiden toimintaa ei tarvitse keskeyttää poraustiimien turvallisuuden vuoksi", Nord sanoo. "Työvuoron aikana pyrimme usein käyttämään tasoja, joilla on malmi- tai sivukivikuilu, koska lastauskoneen käyttöönotto ja jatkuva käyttö on silloin helppoa."

Nord kertoo, että Kensingtonissa ei tällä hetkellä seurata mittareita, joiden avulla voitaisiin määrittää AutoMinen hyödyt tavanomaiseen lastaukseen verrattuna. Yhtiön tiimi kuitenkin huomasi, että varastot pysyivät täydempinä AutoMinea käytettäessä. Kaivoksella on siirretty jopa 42 kauhallista malmia kuiluun kolmen tunnin vuoronvaihdon aikana.

"Nämä 42 kauhallista jäävät siirtämättä normaalin toiminnan aikana", Nord sanoo. "Siksi pystyimme siirtämään resursseja lastauksesta sinne, missä niitä tarvitaan. Työtunteja vapautui siis muihin tarpeellisiin töihin.

"Kun työntekijät huomasivat lastauskoneen olevan luotettava ja tuottava myös silloin, kun maan alla ei ollut muuta toimintaa, he alkoivat todella ymmärtää, miksi teemme tätä", hän sanoo. "Nyt he tietävät, että ratkaisu toimii, ja miettivät, mihin muuhun sitä voidaan käyttää."

Kensingtonin tärkeimmät rajoitukset AutoMine-toiminnoissa liittyvät lastauskoneen ja operaattorin käytettävyyteen, ja sovittaminen yhteen poraamisen kanssa on myös yhä haaste.

"AutoMine-järjestelmällä olemme kääntäneet aiemmat useiden tuntien tuottamattomat toimintakatkokset päivittäisen tonnimäärämme kasvuksi", Nord sanoo. "Vaikka automaation soveltaminen poraus- ja räjäytysmenetelmäämme ja muihin työmenetelmiin, joita ei ole suunniteltu automaatiota varten, on ollut haastavaa, järjestelmän toimintä ylittää nyt alkuperäiset odotukset. Asianmukaisen koulutuksen, Sandvikin tehokkaamman tuen ja parantuneen kaluston tuntemuksen ansiosta automaatiotiimimme on huomannut, että käyttöaste on parantunut huomattavasti ja toimintakatkokset ovat vähentyneet olennaisesti", Nord sanoo.

"Sandvik on tukenut meitä hyvin automaatiomatkallamme, vaikka matkan varrella on ollut pieniä ongelmia ja haasteita. AutoMine tarjoaa paljon etuja. Järjestelmän omaksumiseen ja hyväksyntää liittyvät haasteet eivät ole merkityksettömiä, mutta niitä voidaan hallita, ja uskomme sen parantavan turvallisuutta ja tuottavuutta."

Kensington on selvinnyt haasteista, jotka liittyvät lastausautomaation sovittamiseen vakiintuneisiin työmenetelmiin, joita ei ole suunniteltu tätä tekniikkaa varten. AutoMinen edut osoittanut kaivos odottaakin innolla, että se voi tulevina vuosina tuottaa vielä enemmän hyötyä automaatiolla. Kun louhinta alkaa Elmira-esiintymässä 800 metriä Kensingtonin pääesiintymän itäpuolella vuonna 2023, Coeur Alaska on suunnitellut uuden malmion nimenomaan automaation varaan, jotta hyödyt voidaan maksimoida.

"Insinöörit etsivät nyt mahdollisuuksia sisällyttää AutoMine kaikkiin uusiin tuotantosuunnitelmiin ja hyödyntää joustavasti automaatiota materiaalin tehokkaampaan siirtämiseen", Nord sanoo. "Olemme parhaillaan ottamassa käyttöön automaattista lastausjärjestelmää Elmiran kanssa. Uskomme, että voimme hyödyntää automatisoituja lastauskoneita työvuoron aikana ja saada niistä jatkuvaa hyötyä. Kun jatkamme automaation laajentamista, kustannushyötyjen odotetaan kasvavan ja työsyklien nopeutuvan entisestään."

Kensington tutkii myös AutoMinen käyttöä dumpperitasolla uudessa esiintymässä.

"Olemme sisällyttäneen suunnitelmiin ne automaation osatekijät, joiden uskomme tekevän automaatiosta älykkäämmän ja kustannustehokkaamman", Kiessling sanoo. "Olemme todella innoissamme tästä mahdollisuudesta, emmekä vain lastauksen näkökulmasta, vaan mahdollisesti myös kuljetuksen näkökulmasta ja automaation edistämisestä tässä uudessa kaivoksessa."

Automaatio on jo auttanut parantamaan turvallisuutta ja tuottavuutta sekä alentamaan kustannuksia Kensingtonissa, ja skaalautuvalla teknologialla on potentiaalia parantaa nykyisten ja vielä löytymättömien malmioiden kustannustehokkuutta.

"Hienoa on, että automaation tehokkuuslisä, mahdollisuus jatkaa toimintaa vuoronvaihdon aikana, toimia älykkäästi ja ohjata useita laitteita voi alentaa kustannusrakennettamme ja antaa mahdollisuuden hyödyntää materiaalia, jonka hyödyntäminen on saattanut olla aiemmin vähäistä, alentaa cutoff-arvoja ja mahdollisesti sisällyttää materiaalin kaivossuunnitelmaan", Kiessling sanoo.