Un settore in evoluzione

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1 La miniera connessa La connettività e la condivisione di informazioni possono migliorare i risultati dell'attività, aumentando la resa e riducendo i rischi per la sicurezza

2 2 La miniera connessa Un settore in evoluzione Negli ultimi anni, la volatilità del mercato delle materie prime ha inciso sulla redditività e sulla sostenibilità delle aziende del settore minerario. Non si può prevedere se questa situazione continuerà anche nel prossimo futuro o se la svolta è già dietro l'angolo. Rimane comunque il fatto che sta trasformando le operazioni e le priorità delle attività minerarie. Oggi, le aziende del settore minerario concentrano i propri investimenti operativi sulle aree che contribuiscono a massimizzare la resa e a migliorare l efficienza operativa, ma devono comunque ottemperare ai requisiti normativi e garantire la sicurezza e la protezione degli ambienti di lavoro a rischio zero. Inoltre, le aziende sono alla ricerca di opportunità per affrontare la scarsa disponibilità di risorse lavorative qualificate e acquisire nuova flessibilità per soddisfare la futura domanda della catena logistica. Se il settore minerario e metallifero deve snellire le operazioni e al tempo stesso garantire ritorni agli investitori tagliando sulle spese per capitale ed eventualmente ricercando risorse più in profondità e in modo più complesso, deve assolutamente sviluppare nuovi metodi innovativi per ottenere questi risultati. The Economist Intelligence Unit, In the Pits?Mining and Metals Firms and the Slowing of the Supercycle Operazioni "intelligenti" o connesse possono portare vantaggi in tutte queste aree. Una maggiore connettività e condivisione delle informazioni permettono alle aziende del settore minerario di aumentare la visibilità sulle proprie operazioni, migliorare i risultati e ridurre i rischi per la sicurezza. Tuttavia, i sistemi già esistenti presenti nella maggior parte delle miniere non offrono connettività né intelligenza integrata per sfruttare questi vantaggi. Le aziende devono quindi integrare nuovi sistemi e soluzioni per favorire la connettività ottimale tra operatori, processi e tecnologie e fornire la modularità necessaria per una futura espansione. Il potere delle informazioni Alcune tra le più importanti aziende nel settore minerario a livello mondiale sfruttano già operazioni connesse per raggiungere livelli di eccellenza operativa. Utilizzano dispositivi connessi e macchine intelligenti per acquisire informazioni sui processi in tempo reale e attuare una migliore strategia decisionale aziendale. Riescono ad ottenere dati più precisi sulle apparecchiature per migliorare la produttività degli asset. In questo modo possono identificare e ridurre la variabilità dei processi. Sfruttano la maggiore connettività per creare centri operativi remoti e utilizzare mezzi autonomi per il trasporto di materiale. Oltre che per i vantaggi operativi, la maggiore connettività permette alle aziende di migliorare il monitoraggio degli operatori, la sicurezza e il risparmio energetico. I dati non rappresentano più solo una registrazione storica di ciò che è avvenuto o sta avvenendo ora. I dati e la relativa analisi possono diventare uno strumento potente in grado di aiutare le aziende del settore minerario nella previsione delle prestazioni e per ottenere i risultati desiderati. ARC Advisory Group, Industrial Internet of Things Fulfilling the Vision of the Connected Mine

3 La miniera connessa 3 Questa è la miniera connessa. Deriva dalla convergenza di sistemi IT/OT tradizionalmente distinti, in un'unica struttura di rete comune che consente una connettività ottimale e la condivisione dei dati a livello di tutta l azienda. È il risultato delle tecnologie emergenti per il settore minerario, che includono diagnostica avanzata, cloud computing e accesso remoto. Soluzioni cloud, ad esempio, permettono la comunicazione di dati importanti per la sicurezza, ad esempio quelli sulla ventilazione sotterranea, per mantenere informati gli operatori sulle condizioni ambientali. Le aziende possono sfruttare i risultati della miniera connessa per acquisire maggior valore dalle proprie operazioni in tre modi: Intelligenza operativa Riduzione dei rischi per la sicurezza Assistenza remota e indipendente alle operazioni Intelligenza operativa I controllori, i dispositivi intelligenti e il software in una miniera connessa possono accedere e raccogliere i dati storicamente intrinseci alle macchine e ai processi dell'azienda mineraria. Questi dati sono integrabili orizzontalmente con le altre macchine e verticalmente con sistemi operativi e aziendali per snellire la gestione dei dati e ridurre le isole di automazione. Il software analitico in una miniera connessa può acquisire dati da migliaia di punti e contestualizzarli in informazioni utilizzabili, offrendo agli operatori una visibilità completa sulle condizioni dell'impianto prima di prendere decisioni. È possibile condividere queste informazioni a livello aziendale generando rapporti sulla base dei ruoli lavorativi, dashboard e indicatori KPI per migliorare il processo decisionale per le diverse funzioni aziendali: Quattro suggerimenti per creare una miniera connessa 1. Ammodernare e standardizzare l'apparecchiatura di controllo e il software per l'interoperabilità dei sistemi nell'intera azienda mineraria e la misura coerente delle prestazioni tra i siti. 2. Utilizzare software di produzione intelligente per ottenere una visione coerente dei dati distribuiti nella miniera. Questo software può fornire il contesto per le relazioni fra i macchinari delle miniere, le materie prime, il minerale e il personale per ottimizzare il controllo di processo e massimizzare la produttività. Un sistema di controllo distribuito moderno con funzioni di controllo e raccolta dati integrati consente di ottenere dati intelligenti e prendere decisioni informate. 3. Utilizzare il software di controllo predittivo basato sui modelli (MPC) per aiutare gli operatori a sfruttare le apparecchiature al massimo delle potenzialità. Il software MPC ha migliorato la resa fino all 8% nelle applicazioni minerarie e ridotto la variabilità del 45% e le emissioni del 35%. 4. Sviluppare un approccio alla sicurezza di difesa in profondità (DiD) per diminuire i rischi potenziali. Se la miniera connessa offre enormi vantaggi, bisogna tuttavia considerare i problemi di sicurezza correlati. La difesa DiD è una delle migliori prassi di sicurezza raccomandate perché utilizza diversi strati di protezione attraverso una combinazione di protezioni fisiche, elettroniche e procedurali. Gli operatori macchina che lavorano in miniera possono monitorare indicatori KPI quali l'efficienza globale delle apparecchiature (OEE) e il tempo medio fra i guasti (MTBF) I tecnici di manutenzione possono monitorare lo stato generale degli asset per supportare la manutenzione predittiva e ridurre i tempi di fermo imprevisti I responsabili della qualità possono controllare il tenore del minerale e monitorare la qualità del prodotto

4 4 La miniera connessa I responsabili dell impianto possono controllare i dati operativi e gli indicatori, ad esempio il costo della produzione in tempo reale I dirigenti possono raffrontare le operazioni in tempo reale rispetto ai prezzi delle materie prime e decidere modifiche di conseguenza La disponibilità di dati più dettagliati Praticamente è possibile acquisire i dati di tutte le operazioni della miniera connessa e fornire informazioni dettagliate sulle modalità e sulle aree in cui è possibile migliorare. Tra gli esempi: Obiettivi giornalieri - Visibilità predittiva su ritardi, monitoraggio in tempo reale delle prestazioni rispetto alle pianificazioni e visibilità sulle criticità emergenti dello stato generale delle macchine per rispettare gli obiettivi giornalieri. Variabilità della produzione - Le velocità di alimentazione e lavorazione consentono ai responsabili di confrontare le prestazioni di ogni turno di lavoro con gli obiettivi di produzione giornaliera e oraria oppure la loro conformità alle specifiche. Questa visibilità sulle operazioni contribuisce a identificare e ridurre la variabilità della produzione. Monitoraggio predittivo - I modelli di reportistica e informativi utilizzano dati in tempo reale per generare indicatori chiave che migliorano la previsione sui risultati della produzione, dei colli di bottiglia e dei guasti alle apparecchiature. Prestazioni degli asset - Sensori a elevata capacità che misurano le velocità di alimentazione e di lavorazione, la portata, la viscosità e altre variabili in grado di massimizzare le prestazioni degli asset. In futuro la miniera utilizzerà apparecchiature senza supervisione. Questa autonomia migliorerà gli indicatori prestazionali e la sicurezza del personale. Automatizzando le attività con sistemi indipendenti, la miniera diventa un luogo più sicuro per gli operatori ed evita loro di compiere attività ripetitive per concentrarsi su quelle che richiedono un maggior livello di competenza. Sal Spada e Scott Evans, ARC Advisory Group Il sistema di monitoraggio delle condizioni identifica almeno 10 guasti imminenti l'anno e, con un tempo medio di riparazione di 10 ore per incidente, l'azienda ottiene un abbattimento dei tempi di fermo estremamente importante. Scott Liddell, senior electrical engineer presso il Newcastle Coal Infrastructure Group Monitoraggio delle condizioni - Sensori delle apparecchiature che monitorano vibrazioni, usura e calore possono fornire dati dettagliati molto utili di monitoraggio delle condizioni per evitare alle aziende costosi guasti non pianificati. Produttività - Sistemi intelligenti con funzioni di gestione di situazioni anomale permettono agli operatori di concentrarsi su attività non ripetitive ad alto valore aggiunto e sui miglioramenti di processo per contribuire ad aumentare produttività e rendimento. Vantaggi principali Una maggiore intelligenza operativa può aggiungere valore e avere un impatto significativo sull'attività. Le aziende del settore minerario devono, ad esempio, eseguire per legge il metal accounting per calcolare la quantità di metallo vendibile ricavato in uno specifico intervallo temporale. I sistemi di controllo in una miniera connessa sono essenziali nella previsione del rendimento, del calcolo della quantità di metallo prodotto e della generazione dei dati per fornire tali informazioni all'amministrazione finanziaria in tempo reale e rendere disponibili i dati più aggiornati e precisi. Il risultato è il miglioramento nella gestione delle registrazioni a scopi normativi.

5 La miniera connessa 5 La gestione dell'energia è un'altra area chiave. Le attività minerarie in Australia hanno visto un aumento del 70% nel consumo di energia negli ultimi 30 anni e i costi energetici ora hanno raggiunto il 15 % dei costi totali, secondo l'iniziativa Energy Efficiency Exchange del governo australiano. Una miniera connessa può acquisire dati da diverse apparecchiature e punti distribuiti nella miniera per fornire a operatori e gestori rapporti e previsioni energetiche più accurati, identificando le cause principali dell'inefficienza energetica al fine di ottimizzare l'utilizzo degli asset e l'efficienza energetica senza influire sui risultati. Può inoltre aiutare gli operatori ad eseguire regolazioni critiche al volo per mantenere, ad esempio, una miniera in esercizio a capacità ridotta in seguito al guasto di un componente principale dell'apparecchiatura di processo, quale un mulino a sfere. Una maggiore connettività e condivisione delle informazioni in una miniera connessa può inoltre favorire risparmi nell'it. La virtualizzazione, ad esempio, separa i computer dai relativi sistemi operativi e software. In questo modo un solo computer può gestire più macchine virtuali per ottimizzare gli asset per server e workstation e ridurre i requisiti di manutenzione dei computer industriali. Consente inoltre di mantenere lo stesso software anche in seguito alla sostituzione o all'aggiornamento di computer, riducendo spese di sviluppo e tempi di fermo. Riduzione dei rischi per la sicurezza Una miniera connessa offre nuove opportunità per migliorare la sicurezza e ridurre i rischi per gli operatori. Con i tag RFID e la tecnologia wireless i responsabili possono tracciare il numero di operatori presenti nel sottosuolo o nel sito della miniera in uno specifico momento. In caso di incidente è possibile identificare immediatamente il numero di persone presenti in miniera, il loro nome e la loro posizione. Vale taglia i costi dell'energia di oltre il 30% con il sistema VOD connesso Il gigante del settore minerario Vale era alla ricerca di un sistema di ventilazione su domanda (VOD) personalizzato per la propria miniera Coleman in Ontario, Canada. BESTECH, un fornitore leader di sistemi di automazione per il settore minerario in Canada, ha proposto una soluzione VOD che utilizza convertitori di frequenza (VFD) per ridurre significativamente l'energia utilizzata durante il funzionamento dei ventilatori. I convertitori di frequenza sono in grado di regolare precisamente la velocità del motore e mantenere livelli di coppia adatti ai requisiti del carico nonché ridurre la sollecitazione meccanica sui motori con l avviamento graduale. Una rete EtherNet/IP collega ventole, regolatori e sensori ai controllori per consentire una comunicazione ottimale su una infrastruttura di rete comune. Dopo aver implementato il sistema, i risparmi energetici della miniera hanno superato la stima originariamente prevista del 30%. Il sistema VOD contribuisce a un risparmio sui costi energetici annui stimati pari a USD, con il collegamento iniziale di soli 16 ventilatori ausiliari. L'analisi dettagliata delle informazioni sulla sicurezza delle miniere è la chiave per comprendere le esperienze di sicurezza attuali e storiche e per progredire. Un'analisi dati avanzata è la base fondante dell'analisi di sicurezza. È applicabile sia alla semplice indagine di incidenti che alla modellistica statistica avanzata e all estrazione dei dati. Deloitte, Mine Health and Safety Striving to Achieve Zero Harm

6 6 La miniera connessa Dispositivi audio e video collegati in rete permettono di monitorare e comunicare con gli operatori nell eventualità di incidenti di sicurezza. Le telecamere wireless sono installabili praticamente ovunque in una miniera per consentire la tracciabilità degli operatori anche negli ambienti più ostili, mentre i sistemi di segnaletica digitale possono fornire avvisi di sicurezza o istruzioni di emergenza agli operatori. Da un punto di vista analitico, la capacità di raccogliere e analizzare i dati correlati a eventi di sicurezza può semplificare l'identificazione delle cause degli incidenti o dei processi particolarmente a rischio. A partire da questi dati è possibile modificare i processi o migliorare la formazione sulla sicurezza Assistenza remota e indipendente alle operazioni Le operazioni connesse da remoto possono trasformare le modalità con cui le aziende gestiscono le proprie miniere perché consentono il monitoraggio e l'esecuzione di procedure per le operazioni più disparate a centinaia o anche migliaia di chilometri dalla sede centrale. BHP Billiton sta applicando questa soluzione nel suo centro operativo remoto integrato (IROC). Con sede a Perth, in Australia, il centro IROC raggruppa i team di pianificazione, organizzazione, controllo e analisi dell'azienda per coordinare tutte le attività di estrazione del ferro nell Australia occidentale. Una sala controllo appositamente realizzata fornisce agli operatori la visibilità in tempo reale sulla rete della miniera integrando controllo della miniera, dell'impianto, del sistema di trasporto ecc. e pianificazione giornaliera. Il centro IROC è fondamentale per aumentare la disponibilità a livello dell'intero sistema, l'utilizzazione e il costo degli asset esistenti. Offre una visione più ampia delle operazioni insieme ai vantaggi della collaborazione e del coordinamento di diverse funzioni in IROC. BHP Billiton La tecnologia ad accesso remoto offre nuove vie agli esperti per supportare operazioni distribuite da un'unica posizione,inclusi monitoraggio remoto delle apparecchiature e avvisi per gli operatori presenti in miniera nel caso di criticità o persino l'accesso virtuale per contribuire alla risoluzione del problema. Potrebbe includere anche la connessione remota con gli operatori in sito mediante video per la manutenzione e la ricerca guasti per ridurre le onerose trasferte degli esperti e risolvere più velocemente i problemi che interrompono l attività. Ampliando l ambito della miniera connessa per includere la catena logistica si può migliorare il coordinamento nel trasporto dei metalli in miniera. Le aziende globali del settore minerario trasportano il materiale utilizzando veicoli autonomi monitorabili e controllabili da una sede centrale, per garantire una vera connettività lungo tutto il processo. I dati sono già disponibili Una miniera connessa richiede ovviamente modifiche, ma non necessariamente il rifacimento completo dell infrastruttura aziendale esistente. La maggior parte dei dati necessari sono già presenti all'interno dei sistemi aziendali, basta semplicemente trovare soluzioni per la raccolta dati, l'analisi e la condivisione. Con le opportune misure per la migrazione dei sistemi di controllo e il raggruppamento di sistemi storicamente distribuiti si crea la base per ricavare questi dati riducendo i rischi per la sicurezza e ottenendo un nuovo livello di intelligenza operativa per migliorare la produttività e la competitività globale.

7 Risorse Per saperne di più sui vantaggi in termini di efficienza offerti dalla miniera connessa e creare valore nelle attività in miniera, contattare un rappresentante di zona Rockwell Automation o visitare Altre informazioni fornite da Rockwell Automation sulla progettazione e la realizzazione di operazioni connesse per ottenere il massimo valore sono disponibili all'indirizzo Cisco e Rockwell Automation hanno unito la loro esperienza per sviluppare architetture di riferimento concentrate sull'automazione in grado di fornire la base per sviluppare le tecnologie necessarie per una miniera connessa: La community on-line Industrial IP Advantage condivide le migliori prassi, i successi e gli insuccessi nell'utilizzo del protocollo Internet ed Ethernet standard senza modifiche negli ambienti industriali: Allen-Bradley, LISTEN. THINK. SOLVE. e Rockwell Software sono marchi commerciali di Rockwell Automation, Inc. I marchi commerciali che non appartengono a Rockwell Automation sono di proprietà delle rispettive società. lautomation.com Power, Control and Information Solutions Headquarters Americhe: Rockwell Automation, 1201 South Second Street, Milwaukee, WI , USA, Tel: , Fax: Europa/Medio Oriente/Africa: Rockwell Automation NV, Pegasus Park, De Kleetlaan 12a, 1831 Diegem, Belgio, Tel: , Fax: Asia: Rockwell Automation, Level 14, Core F, Cyberport 3, 100 Cyberport Road, Hong Kong, Tel: , Fax: Italia: Rockwell Automation S.r.l., Via Gallarate 215, Milano, Tel: , Fax: , Svizzera: Rockwell Automation AG, Via Cantonale 27, 6928 Manno, Tel: , Fax: , Customer Service: Tel: Pubblicazione MIN-WP002A-IT-P Aprile Rockwell Automation, Inc. Tutti i diritti riservati. Stampato negli Stati Uniti.