Materiał wydrukowany z portalu www.wnp.pl. © Polskie Towarzystwo Wspierania Przedsiębiorczości 1997-2018

Nowe technologie w górnictwie - trzeba najpierw przekonać ludzi

Autor:  Robert Szymczak  |  11-10-2018 13:40  |  aktualizacja: 11-10-2018 13:44
Wykorzystanie maszyn w polskim górnictwie podziemnym jest bardzo słabe. Ratunkiem wyrywającym branżę z tego stanu mogłaby być cyfryzacja i automatyzacja produkcji. Do wdrożenia nowych systemów informatycznych, nowych maszyn czy technologii trzeba jednak najpierw przekonać pracowników - ich niechęć może skutecznie "położyć" całą inwestycję.
Średnio maszyny w polskich kopalniach są wykorzystywane przez 20 proc. czasu.
Fot. Nowaczyk / Shutterstock.com
  • Wskaźnik wykorzystania maszyn OEE (Overall Equipment Effectiveness - red.) w górnictwie podziemnym wynosi średnio na świecie 27 proc. W wielu polskich kopalniach jest poniżej 20 proc. W innych działach przemysłu wydobywczego  jest o wiele wyższy - górnictwo odkrywkowe - 40 proc. OEE, przeróbka węgla - 70 proc., a wydobycie ropy ok. 90 proc.
  • Niskie OEE w polskim górnictwie podziemnym będzie trudne do poprawy - ilość metanu w naszych kopalniach jest skuteczną blokadą - maszyny muszą być często wyłączane, a to powoduje przestoje.
  • Wśród głównych lewarów, które pozwolą na podwyższenie wskaźnika wykorzystania maszyn w górnictwie, jest cyfryzacja. Cyfryzować można np. procesy utrzymania ruchu, aby zarządzać maszynami w taki sposób, by widzieć, co się z nimi dzieje i przewidywać np. potencjalną awarię.
  • Nie do przecenia jest podniesienie poziomu bezpieczeństwa możliwe dzięki wprowadzeniu do górnictwa nowoczesnych maszyn.

Podczas jednej z sesji konferencji "Górnictwo", zorganizowanej w ramach Nowy Przemysł Expo, paneliści dyskutowali o tym, jak powinna wyglądać kopalnia przyszłości. Cyfryzacja - to słowo powtarzało się najczęściej - to ona pomoże podnieść polskie górnictwo na wyższy poziom.

Kłopoty z wykorzystaniem maszyn

- Górnictwo podziemne ma przed sobą spore wyzwanie. Wskaźnik wykorzystania maszyn OEE (Overall Equipment Effectiveness - red.) w górnictwie podziemnym wynosi średnio na świecie 27 proc. W wielu polskich kopalniach spada poniżej 20 proc. - powiedział Tomasz Jurkanis, partner McKinsey&Company w Polsce. - To znaczy, że te wszystkie bardzo drogie maszyny, kombajny, szyby, obudowy - kosztujące w sumie miliardy zł - wykorzystywane są zaledwie przez 20 proc. czasu.

Tomasz Jurkanis, partner McKinsey&Company w Polsce. Fot. PTWP
Tomasz Jurkanis, partner McKinsey&Company w Polsce. Fot. PTWP
W innych działach przemysłu wydobywczego ten wskaźnik jest o wiele wyższy - górnictwo odkrywkowe może pochwalić się 40 procentowym OEE. W przypadku przeróbki węgla to jest to już poziom 70 proc., a przy wydobyciu ropy naftowej wskaźnik ten oscyluje w okolicach 90 proc.

- Tak niskie OEE w polskim górnictwie podziemnym będzie trudne do poprawy - ilość metanu w naszych kopalniach jest skuteczną blokadą - stwierdził Daniel Ozon, prezes Jastrzębskiej Spółki Węglowej. - Trzeba wziąć pod uwagę, jakie warunki są pod ziemią - nawet szczere chęci, cyfryzacja i inne sposoby nie zwiększą jakoś radykalnie tego wskaźnika.
Daniel Ozon, prezes Jastrzębskiej Spółki Węglowej. Fot. PTWP
Daniel Ozon, prezes Jastrzębskiej Spółki Węglowej. Fot. PTWP
Według prezesa JSW ilość metanu - szczególnie w kopalniach węgla koksującego - jest tak duża, że maszyny muszą być często wyłączane, gdy stężenie gazu jest zbyt duże. - To jest duże ograniczenie, którego nie będziemy w stanie przeskoczyć, nawet przy teoretycznie nieograniczonych nakładach finansowych - podkreślił Daniel Ozon.

- Oprócz tego zametanowienia kopalń mamy jeszcze jeden problem - nie wszystkie zagrożenia potrafimy przewidzieć, nie wszystkie potrafimy kontrolować. Jeżeli coś zaistnieje, to wyłącza nam to od razu olbrzymie moce produkcyjne. Dochodzi nawet do całkowitego zatrzymania produkcji na danej ścianie, bez możliwości powrotu do niej w przyszłości - zauważył Piotr Bojarski, wiceprezes zarządu ds. produkcji Polskiej Grupy Górniczej. - Dlatego wykorzystanie maszyn nigdy nie będzie takie, jak np. w górnictwie odkrywkowym, gdzie te warunki są bardziej przewidywalne.

Piotr Bojarski, wiceprezes zarządu ds. produkcji Polskiej Grupy Górniczej. Fot. PTWP
Piotr Bojarski, wiceprezes zarządu ds. produkcji Polskiej Grupy Górniczej. Fot. PTWP

Cyfryzacja pomoże uaktywnić maszyny górnicze

Według Tomasza Jurkanisa, jednym z głównych lewarów, które pozwolą na podwyższenie wskaźnika wykorzystania maszyn w górnictwie, jest cyfryzacja. - Może ten wskaźnik uda się podnieść o kilka punktów procentowych, może kilkanaście. Można sobie wyobrazić, jaki będzie wzrost produktywności, jeśli przejdziemy z poziomu 27 proc. OEE do poziomu, choćby 35 proc. To jest tylko 8 punktów procentowych, ale jednocześnie to jest 1/3 tej wartości - powiedział przedstawiciel McKinsey&Company. - To oznacza, że możemy albo produkować więcej, albo produkować tyle samo, lecz mniejszymi nakładami. To jest to, na co cyfryzacja może mieć ogromny wpływ.

- Wskaźnik OEE jest bardzo sugestywny i skłaniający do zastanowienia się, co powinniśmy zrobić. Cyfryzacja procesu technologicznego jest rzeczywiście kluczową sprawą do pozyskania danych i informacji odnośnie pracy sprzętu, wykorzystania części eksploatacyjnych, szybko zużywających się, czy części konstrukcyjnych - stwierdził Artur Wasil, prezes Lubelskiego Węgla Bogdanka.

Artur Wasil, prezes Lubelskiego Węgla Bogdanka
Artur Wasil, prezes Lubelskiego Węgla Bogdanka
Jego zdaniem cyfryzacja w zakładach górniczych obierze głownie kierunek predykcyjny. - Maszyny będą poddawane ciągłemu monitoringowi, chociaż już generują tak olbrzymie ilości danych, że nie jesteśmy w stanie ich wykorzystać - głownie ze względu na ograniczenia w przetwarzaniu - podkreślił prezes Bogdanki. - Mówimy o systemach prognozowania, które już po części funkcjonują. Trzeba iść dalej, w kierunku sztucznej inteligencji, uczenia maszynowego.

- Chodzi o to, żeby stworzyć taki mechanizm, taki algorytm, taki system, który się będzie uczył tej maszyny. Będzie nam pokazywał momenty krytyczne, w których trzeba zareagować - kontynuował Artur Wasil. - To wszystko po to, żeby zminimalizować awarie i przestoje, czyli  podnieść ten wskaźnik wykorzystania sprzętu.

- Cyfryzacja w polskim górnictwie postępuje od paru lat. Za czasów nowych zarządów spółek górniczych ten temat stał się tematem nośnym. Wydaje się, że obecnie górnictwo można umieścić między przemysłem 3.0 a 4.0 - stwierdził Paweł Powroźnik, ekspert ds. przemysłu wydobywczego w ABB.

Paweł Powroźnik, ekspert ds. przemysłu wydobywczego w ABB. Fot. PTWP
Paweł Powroźnik, ekspert ds. przemysłu wydobywczego w ABB. Fot. PTWP
- Ta cyfryzacja zaczęła się już dobrych kilkanaście lat temu. Przez ten czas w różnych spółkach, czy kopalniach, różnie jest to wykorzystywane - powiedział Piotr Bojarski. - Dzisiaj sterujemy z powierzchni ponad 40 rozdzielniami o łącznej mocy 4,7 GW. Kolejne 23 rozdzielnie mamy w przygotowaniu. Ponadto zdalnie kontrolujemy w sześciu kompleksach współpracę obudów ze stropem i chcemy w ten system wyposażać kolejne kompleksy.

Przewidywać i zapobiegać

Co można cyfryzować? Ważnym elementem, w którym wprowadzenie cyfryzacji da wymierne efekty, jest utrzymanie ruchu. - Chodzi o zarządzanie maszynami w taki sposób, by widzieć co się z nimi dzieje i przewidywać np. potencjalną awarię. Dochodzi do tego monitorowanie infrastruktury kopalni - wentylacji, klimatyzacji, poziomu zametanowienia i reagowanie na to w czasie rzeczywistym - stwierdził Tomasz Jurkanis. - Człowiek byłby już tylko kontrolerem, a maszyna będzie podejmować decyzje o tym, co zrobić.

- Na dzisiaj nie przewidujemy pójścia w stronę całkowitego wyeliminowania ludzi. Na razie ta nasza cyfryzacja jest bardziej "pasywna". Jest ukierunkowana  na pozyskiwanie i analizowanie informacji dostarczanych przez maszyny. Przesyłamy te dane do producentów, żeby mieli większą wiedzę - w jakich warunkach konkretna maszyna pracuje i co może się w niej popsuć - podkreślał Piotr Bojarski.

- Cyfryzacja ma nam służyć do polepszania modeli biznesowych, które dzisiaj stosujemy. Postawiliśmy na bardzo szybką, transparentną ale też i wielotorową komunikację - powiedział Grzegorz Wacławek, prezes Węglokoksu Kraj. - Na "obczujnikowanie" wszystkich maszyn i urządzeń nas nie stać, ale chcielibyśmy pozyskiwać maksymalne dane o wszystkich przestojach, czy awariach - tak, aby zrozumieć co było przyczyną awarii, jakie pociągnęła za sobą skutki, co pomogło usunąć daną awarię, w jakim czasie i ile to kosztowało. Ważna jest też informacja, czy dało się awarię przewidzieć i czy da się przewidzieć ją w przyszłości.
Grzegorz Wacławek, prezes Węglokoksu Kraj. Fot. PTWP
Grzegorz Wacławek, prezes Węglokoksu Kraj. Fot. PTWP

Systemy wspomagające prognozowanie w utrzymaniu ruchu są ważną częścią inwestycji również w Jastrzębskiej Spółce Węglowej. - Kilka miesięcy temu rozpoczęliśmy z jedną z izraelskich firm i Famurem współpracę w zakresie predictive maintenance (predykcyjne utrzymanie ruchu - red.). Zakupiliśmy prawie 200 km światłowodów. Z tych maszyn, które zostały "oczujnikowane" jesteśmy w stanie ściągać ogromną ilość danych i przesyłać to do centrum analityki - powiedział prezes JSW. - Centrum analityki stworzyliśmy w ubiegłym roku i każdego kwartału dokładamy tam kolejną "cegiełkę" do jego rozwoju - nowe osoby, nowe algorytmy, nowe wnioski.

- Kolejny poziom w cyfryzacji to komunikacja między maszynami. Internet rzeczy - to zagadnienie, która już teraz wymaga dużego zainteresowania - powiedział Artur Wasil. - Moim marzeniem jest, by maszyna komunikowała się - pomijając wszystkie procesy decyzyjne w kopalni - na przykład z dostawcą części zamiennych.

Bezpieczeństwo równie ważne

Istotną  częścią cyfryzacji są systemy wspierające bezpieczeństwo - przekłada się to bezpośrednio na to, że wycofujemy ludzi z najbardziej zagrożonych obszarów, implementując urządzenia zdalnie sterowane, albo autonomiczne.

- Wszystko będzie szło w kierunku kopalni w pełni inteligentnych, opartych na systemach autonomicznych - co na świecie ma już miejsce. W ABB pracujemy również nad wprowadzeniem robotów do kopalni podziemnych - przy pracach wiertniczo-strzałowych, przy skaningu wyrobisk górniczych - podkreślił Paweł Powroźnik. - Dodatkowo zwracamy się w kierunku systemów i maszyn uczących się - czyli wykorzystania sztucznej inteligencji. To jest przyszłości nieuchronna - nawet przyszła kadra też jest kształcona przez uczelnie techniczne w kierunku informatyzacji.

- Każdego roku warunki pracy w kopalniach są coraz trudniejsze i będą się pogarszać. Warunki klimatyczne, temperatura i tąpnięcia wpłynęły na naszą decyzję o rozpoczęciu testowania systemu autonomicznego - powiedział Daniel Ozon. - Podczas NP Expo podpisaliśmy z Joy Global Komatsu list intencyjny dotyczący zakupu w pełni autonomicznego systemu ścianowego.

- Testy chcemy prowadzić na Szczygłowicach - kopalni z najtrudniejszymi warunkami pracy - podkreślił prezes JSW. - Dzisiejsze nasze problemy na Śląsku, w głębokich kopalniach, są bardzo podobne do tych, jakie ma KGHM na podobnych głębokościach. Myślę, że tam te systemy autonomiczne też będą wdrażane.

- Wprowadzenie zdalnego sterowania niektórymi urządzeniami zwiększa bezpieczeństwo pracy również na inny sposób - ludzie, którzy pracują w okolicy takiej zdalnie sterowanej maszyny zachowują znacznie większą ostrożność, większą samokontrolę - zauważył Piotr Bojarski. - Pomijając wszelkiego rodzaju katastrofy, najczęstszą przyczyną wypadków jest czynnik ludzki - brak uwagi, zlekceważenie przepisów, itd.

Cyfryzacja może mieć szeroki zakres

Ponadto cyfryzacji można poddać mnóstwo rzeczy pozaprodukcyjnych, na przykład w pełni zautomatyzowane projektowanie grafików pracy, listy zadań. - Mamy w Polsce przykłady bardzo zaawansowanych dyspozytorni, w których operatorzy mają podgląd  na większość produkcji górniczej - mówił Tomasz Jurkanis.

- W ramach naszej współpracy z ABB rozpoczęliśmy projekt w zakresie implementacji oprogramowania do modelowania złoża 3D. To już działa w Bogdance. My zdecydowaliśmy się podjąć działania w tym kierunku, bo bez tego nie jesteśmy w stanie rozmawiać z naszymi kontrahentami na temat jakości produktu w długim terminie - podkreślił Daniel Ozon. - To jest kluczowa rzecz - koncerny stalowe oczekują od nas dużej precyzji w przewidywaniu parametrów jakościowych produktu w długim horyzoncie czasowym.

Cyfrowe modelowanie złoża musi być powiązane z pozostałymi systemami, czy aplikacjami, które odpowiednio wykorzystają  te dane. - Planowanie parametrów jakościowych dla nas, producentów węgla energetycznego, też zaczyna być tematem bardzo istotnym. Ustawa dotycząca jakości paliw stałych  nakłada na nas pewne obowiązki i musimy projektować, jaka będzie jakość tego węgla w dłuższej perspektywie - przypomniał Artur Wasil.

- Oprócz tego trzeba spojrzeć na cyfryzację, jako wspomaganie decyzji i procesów zarządczych - zauważył prezes Bogdanki.

- Dążymy do tego, by cyfryzacja przełożyła się na minimalizację ryzyk przy podejmowaniu decyzji - podkreślił Grzegorz Wacławek. - Cyfryzacja przyda się też przy monitorowaniu zużycia materiałów, monitoringu logistyki i całego procesu zakupowego. Chcemy te obszary uzbroić w takie narzędzia, byśmy mogli pozyskiwać potrzebne informacje i te informacje przetwarzać na procesy decyzyjne, biznesowe. Finalnie będą to jakieś oszczędności i pieniądze.

Człowiek - największy przeciwnik zmian

- Przestoje, awarie - to jest bolączka chyba całego górnictwa. Przewidywanie i  przeciwdziałanie tym przestojom - to w tym kierunku trzeba prowadzić cyfryzację - powiedział Grzegorz Wacławek. - Ale trzeba pamiętać, że w tym wszystkim jest czynnik ludzki, bez współpracy którego te wszystkie maszyny, czujniki i oprogramowanie zawiodą.

- Kilka miesięcy temu podpisaliśmy z firmą Joy Global Komatsu umowę zakupu kombajnu Bolter Miner. W tej chwili załogi się szkolą. Zakładamy, że ta inicjatywa przyniesie nam znaczne oszczędności w zakresie zarówno kosztów drążenia wyrobisk, jak i ogromne oszczędności po stronie czasu. Te urządzenia działają na całym świecie - przypomniał prezes Jastrzębskiej Spółki Węglowej.

Nowością, która po raz pierwszy zostanie wykorzystana w polskich kopalniach, jest samonośna obudowa kotwiowa, którą Bolter Miner wykonuje równocześnie z drążeniem korytarza, podpierając strop w przodku własnymi siłownikami.

Przy tej inwestycji ujawniły się pierwsze bariery przy wprowadzaniu nowych technologii. - Największą jest bariera ludzka. Ludzie, którzy pracowali kilka, czy kilkadziesiąt lat w standardowej obudowie, będą mieli problemy z przełamaniem tej mentalnej bariery, strachu przed wejściem do chodnika, w którym nie ma tej stalowej obudowy, tylko cały strop jest podwieszony - mówił Daniel Ozon. - Dlatego tę zmianę wprowadzamy korzystając na początku z outsorcingu ekip i załóg, pracujących chociażby w kopalniach czeskich, gdzie takie rozwiązanie już działa.

- Dyskusja, co do wdrażania tej technologii zaczęła się co najmniej pół roku, zanim decyzja została podjęta - mówił Daniel Ozon. - Na początku górnicy powtarzali "nie można", "nie da się" i dopiero wyjazdy zagraniczne - czy to do Australii,  do Czech, czy Rosjii - spowodowały, że ci górnicy osobiście przekonali się, że ta technologia zadziała i u nas.

- Przez bariery w ludzkiej mentalności mamy problemy z wykorzystaniem tego, co już mamy. W tej chwili dysponujemy ponad stoma zdalnie sterowanych przenośników. Jednak z jednej dyspozytorni kierujemy tylko kilkunastoma, a wszystkie pozostałe są sterowane tradycyjnie - stwierdził Piotr Bojarski. - Nie potrafimy przełamać takiego "oporu wewnętrznego" u ludzi, przekonać ich do pokonania strachu przed nowością.

- Ludzi są główną barierą, która może zaprzepaścić inwestycje w rozwiązania z zakresu nowych technologii. Dane, którymi dysponujemy, ktoś wprowadza do systemu - rzetelność wprowadzania tych danych i prawidłowa ich ewidencja wpływa na nasze prawidłowe działania - podkreślił Artur Wasil. - Cyfryzacja "ok", ale należy pamiętać, żeby mieć grono osób, do których będziemy mieć zaufanie, że będzie to zrobione dobrze. Jeżeli będzie to robione byle jak, nierzetelnie, to będą to pieniądze wyrzucone w błoto.

Materiał wydrukowany z portalu www.wnp.pl. © Polskie Towarzystwo Wspierania Przedsiębiorczości 1997-2018