Die Vorteile der Prozess-Digital-Twin-Technologie in der Bergbauindustrie

Die Einführung von Industrie 4.0-Systemen wie IoT (Internet der Dinge), Big Data und Augmented Reality bedeutet, dass Bergbauunternehmen in der Lage sind, den goldenen 10-fachen Return on Investment (ROI) zu erzielen.Dieser Vorteil wird jedoch nur von kurzer Dauer sein, da immer mehr Bergbauunternehmen dieselben Systeme nutzen und somit miteinander konkurrieren. Mit der Einführung der Technologie des digitalen Prozesszwillings werden Unternehmen in der Lage sein, eine 20- oder sogar 40-fache Rendite zu erzielen. In diesem Artikel wird erläutert, wie Unternehmen in der Bergbauindustrie dies mit Hilfe von Simulationsmodellen und Ressourcenplanung (RPS) erreichen können.

Ein digitaler Zwilling ist, einfach ausgedrückt, eine digitale Kopie des Bergbaubetriebs. Mit Hilfe von Tests zu den Auswirkungen der Änderung bestimmter Prozessparameter (Bewegung von Fahrzeugen, Geschwindigkeit der Mineralienförderung usw.) können verschiedene Erkenntnisse gewonnen werden, ohne den realen Betrieb zu unterbrechen.

Der digitale Prozesszwilling ist die nächste Stufe der digitalen Transformation und ergänzt die Vorteile des digitalen Produktzwillings in der gesamten Fabrik und Lieferkette, Microsoft.

Ein Process Digital Twin bringt viele Vorteile mit sich. In der mineralverarbeitenden Industrie sind die folgenden Vorteile zu nennen:

• Verwendung als analytisches Entscheidungsinstrument, um unnötige Kapitalausgaben zu vermeiden
• Testen verschiedener Szenarien zur Quantifizierung des Durchsatzes
• Identifizierung von Engpässen innerhalb des Prozesses

Die Vorteile eines digitalen Prozesszwillings

• Vermeiden von schlechten Prozessänderungen

Im Bergbau können ungünstige Prozessänderungen katastrophale Folgen in Form von Durchsatzverlusten, einer Zunahme ungeplanter Ausfallzeiten oder sogar möglichen Verletzungen haben. Ein digitaler Prozesszwilling ermöglicht es dem Bergbauunternehmen, verschiedene Initiativen ohne Risiko für den Betrieb zu testen. Zum Beispiel kann ein Simulationsmodell testen:

• Signifikante Prozessänderungen (Bau eines neuen Silos, einer Halde oder sogar einer neuen Bergbauanlage)
• Änderungen von Ankunftszeiten, Krankheitstagen, Arbeits- oder Wartungsplänen
• Stresstests: erhöhte Nachfrage, Streiks der Mitarbeiter oder lange Ausfallzeiten

Diese Änderungen können auch simuliert und die Ergebnisse für die wichtigsten Beteiligten visualisiert werden.

• Die Abbildung von Prozessen hilft, Denkanstöße zu geben

Während der Abbildung der Wertschöpfungskette können ineffiziente Prozesse die negativen Auswirkungen auf die gesamte Systemleistung aufzeigen. Die Auswirkungen des ineffizienten Prozesses sowie die Systemleistung als Ganzes können durch ein Simulationsmodell visuell dargestellt werden.

• Ressourcenplanung und -steuerung (RPS)

Einer der Hauptvorteile eines digitalen Prozesszwillings ist die Möglichkeit, eine Ressourcenplanung (RPS) durchzuführen. Simio, ein leistungsfähiges Simulationsmodellierungstool, verfügt über diese Funktion. Mit der RPS in Simio kann der Benutzer festlegen, wann bestimmte Outputs zu bestimmten Zeiten benötigt werden. Simio kann mit einer Reihe von ERP-Systemen (Enterprise Resource Planning) und MES-Systemen (Manufacturing Execution System) integriert werden, um eine echte Darstellung des realen Systems oder des digitalen Zwillings zu entwickeln.

Der digitale Prozesszwilling kann nun genaue Informationen liefern, die von den Bergbauunternehmen benötigt werden, um die gesetzten Ziele zu erreichen. Ein Beispiel für diese Informationen ist die Menge eines bestimmten Minerals, die benötigt wird, um in einem bestimmten Zeitraum im Dezember einen maximalen Umsatz zu erzielen. Diese Integration zwischen den Systemen ist ein Schritt in Richtung Industrie 4.0, da alles korrekt aufeinander abgestimmt sein muss, damit der digitale Zwilling wie beabsichtigt funktioniert. Der digitale Zwilling kann Prognosen über Wochen, Monate und Jahre erstellen, mit nur minimalen menschlichen Eingriffen und mit höchster Genauigkeit.

• Verbesserung der Stakeholder-Kommunikation

Die Verbesserung der Stakeholder-Kommunikation besteht darin, dass alle oben genannten Aspekte auf visuelle Weise kombiniert werden. Viele Stakeholder haben eine andere Vorstellung davon, wie der Prozess ablaufen sollte. Ein digitaler Zwilling des Prozesses zeigt jedoch ein Spiegelbild des tatsächlichen Prozesses und sorgt so für ein einheitliches Verständnis unter den Beteiligten.

Durch den Einsatz von RPS und anderen Simulationsmodellsystemen können Bergbauumgebungen durch eine effektive Planung und die Einschränkung unvorhergesehener Stillstandszeiten erfolgreich optimiert werden. So kann das Bergwerk auf einen echten digitalen Prozesszwilling ausgerichtet werden.

Wie man einen digitalen Prozesszwilling einsetzt

Der Entwurf und die Entwicklung eines digitalen Prozesszwillings ist keine leichte Aufgabe, denn die verfügbaren Daten und ihre Genauigkeit sind von größter Bedeutung. Erst wenn Sie den gesamten Prozess aufeinander abgestimmt haben, können Sie einen digitalen Zwilling einführen. Sobald dieser Prozess abgeschlossen ist, können Ergebnisse generiert und analysiert werden.

• Verstehen Sie das Layout des Bergwerks

Zunächst ermöglicht die Sammlung von Daten aus verschiedenen Ressourcen ein besseres Verständnis des Minenlayouts. Ein Tool wie Simio® kann nun das Simulationsmodell erstellen und verschiedene "Was wäre wenn"-Szenarien testen.

• Ermöglichung der Smart Mine

Als nächstes können verschiedene Systeme (ERP, MES, Excel, Data Warehouses usw.) Daten an das Modell senden. Das Modell wird aufzeigen, welche Eingaben nicht übereinstimmen. Sie müssen Ihre Daten zunächst korrelieren und standardisieren, damit Ihr intelligentes Bergwerk effektiv arbeiten kann. Der digitale Zwilling des Prozesses wird zum "Wissenszentrum" für die kontinuierliche Verbesserung und Produktionsplanung.

• Nutzung des Simio RPS Schedule

Das RPS-Tool kann Daten in verschiedene Systeme exportieren, z. B. in das ERP, MES oder einfach in Excel. Die vom RPS-Tool erstellten Pläne oder Listen ermöglichen es dem Unternehmen, genau zu planen, welches Fahrzeug oder welcher Prozess zu welchem Zeitpunkt und für wie lange betrieben werden muss. Das Portal kann das System auch mit einer Reihe von 3rd-Party-Anwendungen integrieren.

Letztlich ist Industrie 4.0 für Bergbauunternehmen nur der Anfang. Ja, sie werden in der Lage sein, große Verbesserungen zu erzielen, aber erst durch den Einsatz eines digitalen Prozesszwillings werden sie in der Lage sein, einen 20- bis 40-fachen ROI ihrer aktuellen Leistung zu erzielen.

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