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负载平衡:矿山运输自动化进展

2017-9-6 21:16| 发布者: 巨车网| 查看: 189| 评论: 0

摘要: 地质运动为整个Pilbara(皮尔巴拉)地区留下了丰富的氧化铁矿床,露天开采的方式使之十分适于自动化运营。
  虽然自动化火车项目未能按预定计划进行,但是其它自动化运输方案的势头似乎正在加速。

去年MINExpo展会上小松的无驾驶室自动化卡车

  没有什么地方能像澳大利亚这么快地接受自动化运输的概念,部分原因是这个大陆的红色沙漠似乎与火星表面有不少“相似”之处,是地球上最为极端和不友好工作环境的代表。而地质运动为整个Pilbara(皮尔巴拉)地区留下了丰富的氧化铁矿床,露天开采的方式使之十分适于自动化运营。

  不过,自Rio Tinto(力拓集团)第一次公布其投资全球首个自动化远距离重载运输系统计划以来,已经证明了这是一条长期、费力和高投入之路。价值5.18亿美元和延伸1700公里的网络的自动运输系统是Rio Tinto“未来之矿”计划的重要基础之一,因为该集团自己已经有连接矿山的铁路和港口,所以这样一个项目对它非常有吸引力。另外,火车司机的缺乏和高昂费用——还有难以管理的长途运输换班问题——也是一个极好的成本降低激励因素。

  Ansaldo STS(安萨尔多STS公司)现在已经是Hitachi(日立)的一部分,该公司2012年时成功与Rio Tinto签署了这个自动化运输系统的合同。不过,此项目几乎从一开始就因被难题所困扰而延误。“这里有对相对于现实我们实际要做的机械化工作估计的不足,”Rio 集团铁矿石业务首席执行官Andrew Harding说。并补充说所需的软件升级是另一个存在问题的领域。这些延误意味着Rio Tinto错过了去年铁矿石价格飙升所能带来的可观利益。公司预期出货量为3.5亿吨,最终下降了超过2千万吨。而且目前还看不到AutoHaul(自动运输)确切的完成日期,虽然之前曾说过是2018年底。

Rio Tinto已经运行于世界第一个远距离自动化采矿铁路系统

  Rio Tinto 在2017年1月发布的去年第四季度的一份报表中称:“2017年AutoHaul项目将继续推进,会有大量的火车运行于自动模式下,但仍会有一名司机留在车上,直到所有确保安全和可靠的系统得到充分验证。”

  没有制胜法宝

  在寻找自动化火车“制胜法宝”的路上,Rio Tinto并不孤单,Roy Hill(罗伊山)铁矿项目的首台自动化机车GE ES44ACI——董事长Gina Rinehart称赞它是在Pilbara地区见到过的最好看的机器之一,是2015年最初14个订单之一的部分内容。

  作为Pilbara地区新的最先进的运营项目,Roy Hill设想这些火车车队将开辟通往无人驾驶运输的道路,每年向位于黑德兰港南部的Boodarie工业区专门建造的码头货场运输5500万吨铁矿石。

  每台使用4400hp、12汽缸柴油机的火车头能牵引的重量相当于160架波音747飞机(约2.5万吨),而燃料消耗比之前型号降低了5%、排放物减少了40%。车上安装了大约250个传感器,这些火车被设计为可以从1000公里外的远程运营中心进行控制。

  但是,尽管试运行已进行超过18个月,Roy Hill仍然不确定这项技术是否值得投资。

  相比之下, FMG(Fortescue金属集团)也因自有的铁路和港口设施而收益,它确定了一个更简单的方法。该公司已经在其无人火车上选择了“巡航控制”并将测试一个能够使列车的制动和加速平稳化的计算机系统,公司希望此方法可以显著提升矿山和港口间行程的效率。

  自动化卡车

  如果说自动化列车正在努力朝既定目标前进,那么自动化卡车的前景则要乐观的多。

  2014年,BHP Billiton(必和必拓)曾表示它可能会开始使用自动化列车。但去年该公司的热情减退了不少,声称“没有马上接受无人驾驶列车的计划。”

PMG采用了“巡航控制”而非无人驾驶的自动化列车

  FMG声称其Cat(卡特彼勒)自动化运输卡车已经带来了20%的生产率增长,而Rio Tinto集团铁矿石首席执行官Chris Salisbury报告称公司的自动化运输车队使其生产率有了15%的提升。

  Rio Tinto在Pilbara地区拥有370多个运输车队,其中有75台Komatsu(小松)卡车实现了自动化。相比之下,FMG有54台无人驾驶Cat车辆。

  Rob Atkinson负责Rio Tinto集团的生产率管理工作,他说此车队和其它自动化项目已经得到了回报。该公司的无人驾驶卡车已经被证明比有人驾驶卡车的运行成本大约要低15%——这是一个显著的成本节约,因为运输是一个矿山最大的运营成本。他还表示这些卡车“显著提升”了运输循环时间、延长了寿命、减少了燃料消耗而且降低了维护成本,当然,也减少了相关的碳排放。

  但这并不是一个可以快速获得收益的项目,Rio Tinto花了四年时间通过自动化的方法完成了第一个1亿吨物料的移除,但在下一年,将可能通过自动化车队将这个数字翻一番。

  尽管在西澳进行测试的自动化车队规模较小,但BHP Billiton也遇到了初期困难。几年来,它一直与Cat一起进行着试验,但2014年有报告称在Jimblebar铁矿发生了一起洒水车与无人驾驶卡车相撞的严重事故,虽然没有严重的人员伤亡,但有报道称自动化车辆损坏的很厉害。

  作为2016-2017财年完成22亿美元(28.7亿澳元)生产力收益目标的一部分,最近该矿山强调了通过其现有的车队来实现生产力的提升。该公司的Cat 793车队各车辆的维护和保养时间显著下降,工程团队成功地将一些部件的寿命延长了20%以上。

  业内专家仍热衷于将人们的注意力转移到通过安装最新一代车队管理系统的有人驾驶车辆来实现生产力的提高上来,当这些系统能够与其它矿山管理软件集成时效果会更好。大数据和物联网的出现意味着在该领域可能会有更进一步的创新和节约。

  乐观的OEM

  不过,OEM(原始设备制造商)对未来持乐观态度。在去年的MINExpo展会上,Komatsu自豪地发布了它的第一台无人驾驶、无驾驶室车辆。该公司打算通过对Joy Global(久益环球)的收购来巩固其在采矿行业的份额,Joy Global将能够对Komatsu产品线进行补充。

  Komatsu最新的无人驾驶产品之目的是成为高性能的双向行驶卡车,避免了在装载点和卸载点的频繁掉头。特别地,Komatsu希望它的新车型能在已有无人驾驶卡车的矿山面临挑战时——如由于频繁雨、雪而导致路面湿滑以及装载点场地受限——能够显著地提高生产力。

Solomon铁矿的Cat 793F CMD(自动)卡车

  市场领导者Cat报告称,在南美和北美进行的新试验引起了人们兴趣的稳步增长,并强调了能针对现有车辆修改自动化解决方案的价值,同时还支持模块化和增量方法的自动化方式,这在资本支出方面以及支持改型所需文化和业务的改变上更为容易。

  在保持其优势地位的重大新进展中,Cat最近宣布了重要的消息:调整软件和硬件并利用Cat的自动化技术对其它品牌进行改造的一个项目,包括改造Komatsu的930E。Cat公司表示,互操作性方案是由矿业公司的目标推动的,其目的是使现有车队的价值最大化。

  “改造技术对于矿业公司而言是成熟的方法,可使它们从其资产中获得最大收益。”Cat产品经理Sean McGinnis说,“许多矿业公司运行着混杂的卡车车队,为其它品牌的卡车开发自动化系统使我们能够为这些客户提供全面的解决方案。”

  自几年前Hitachi与力拓集团West Angelas矿签署了一个小规模EH5000-AC3车队订单以来,自动化运输也是Hitachi一直关注的市场。目前该公司正忙于开发自己的AHS(自动运输系统),预计将于今年年底推出。

  “Hitachi的自动化项目正在顺利进行,满足至今全部重要的阶段性要求。几个战略用户透露了未来五年的自动化车队需求计划,Hitachi正在安排自己的开发进程以满足这些目标要求。”Hitachi公司发言人Greg Smith说。

  Greg Smith相信Hitachi卡车可从集团内现有的协同效应中获益,比如AC(交流)驱动系统和来自于Wenco国际采矿系统公司——已经于2009年加入到Hitachi——的车队管理系统。

正在开发的Hitachi自动运输系统

  因为各个矿山都在尝试利用当前资产的最大价值,所以AC-3系列中的现有技术符合这种要求,其最关键特性之一是安装于方向盘和转向阀之间的一个电动转向模块,使设备可以被远程控制而无须对现有转向系统作较大改动。

  AHS设备将会包括一些可用于AC-3系列自卸车改装的传感器和重要通信控制部件,Hitachi的长期目标是提供一个套件,确保多个设备能从运输循环开始时进行交互、从装载点一直到卸载点。

  此与同时,Atlas Copco(阿特拉斯 科普柯)正在将自动化带入到地下采矿运行中,经过三年的开发,它的新型MT65 LHD(地下铲运机)正在西澳St Barbara黄金矿的Gwalia运营项目中进行测试,测试时间已经超过了2000小时,吨公里、有效载荷和坡道速度等关键性能指标已经得到评估。

  “我们看到了吨公里指标相比当前车队有10%的提升,”Atlas Copco地下设备业务经理Wayne Syme说,“设备的平均载荷为65.7t,与现有机器具有相同的循环时间,其运行效益来自于有效载荷的增加。”

  实现价值的其它途径

  OEM经销商迫不及待向矿业媒体说明了还有其它为用户提供价值的途径,例如,高效的售后服务和支持可在减少停机时间上发挥重要作用。从这一点来说,Rio Tinto和其它Komatsu用户将受益于Komatsu和GE(通用电气)签署的突破性合作协议,协议的期限为10年,这两家公司将共同为采矿车辆及设备的电气部件提供它们声称的最高质量和最具时间效率的再制造服务。

  “我们同GE拓展的合作关系将确保质量与效率的提升,”Komatsu澳大利亚总经理兼首席执行官Sean Taylor说,“这为我们用户创造了附加价值,帮助它们延长部件寿命并减少非计划停机时间。”

  由于Komatsu曾经将其卡车的GE驱动系统的再制造和保养转包于第三方,所以澳大利亚矿业客户现在将受益于两家OEM厂商的合作,同时提供卓越的全面检修服务和分析。

  “我想采矿业的低迷确实使我们两家公司开始变得更有创造力,开始思考‘我们还能做些什么来帮助客户获利?’”Taylor说。其答案就是创新的合作,通过“利用共享资源、倾听客户声音以及在低迷的行业周期内发现增长机会的合作方式。”

  这也是GE尝试与Rio Tinto进行合作的方法,这两家公司已就维护服务进行合作,以支持后者在皮尔巴拉地区棘手的列车运行网络,这也是澳大利亚最大的个人所有/运行的铁路系统。

  在这个期限为5年的协议中,GE将提供允许更快地接近材料和部件、减少停机时间和提高车队生产力的服务。GE澳大利亚和新西兰运输部首席执行官Dwight Van Roy说,这是一个“独特的行业合作”,两家公司正在分享最佳实践方法。

  以这种温和的方法来提高运营效率,可能会更符合当前市场情绪以及对企业财务的种种需求。例如,世界最大矿业公司BHP Billiton已经宣布了将今年的年度勘探支出增加约30%的意图,以寻找新的铜矿和石油储藏。除非有现金暴利,否则增加新资产的大手笔支出计划看上去可能性不大。相反,重点可能会是优化当前资产的回报。

  2017年开始时,人们对采矿行业的复苏抱有谨慎乐观的情绪,但尚不清楚某些行业的增长能否代表可持续的复苏。更重要的是,美国商业新闻2017年矿业调查的大部分受访者认为铜和铁矿石今年的价格将维持在接近当前的水平。但这是否将会转化为两大行业——这两个行业迄今已引领了采矿的数字化转型——的先进技术支出的增加?我们只能等待和观望。


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