sábado, enero 28, 2023

Digitalización y Automatización de Minas: La Ingeniería Concurrente (IC) como herramienta para diseñar sistemas inteligentes para el mantenimiento de infraestructuras mineras

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Las regulaciones ambientales, la competitividad, la seguridad y las políticas económicas de cada país, plantean nuevos desafíos a las industrias de minas que deben ser superados con la automatización y optimización en tiempo real de sus procesos de minería con la digitalización y la La Ingeniería Concurrente.

1. Ingeniería Concurrente en la mina digital

La ingeniería concurrente es el enfoque sistemático para el diseño en modo paralelo; pero integrado de los productos y los procesos relacionados. Podemos realizar la ingeniería conceptual, el diseño, el prototipado, la industrialización y la fabricación masiva de productos, servicios y actividades complementarias de postventa en todas las líneas de productos que tengamos en la empresa. La IC es una herramienta de gran ayuda para la DIGITALIZACIÓN DE LAS MINAS y para una correcta y eficiente implantación de la Ingeniería Concurrente.

Digitalización y Automatización de Minas: La Ingeniería Concurrente (IC) como herramienta para diseñar sistemas inteligentes para el mantenimiento de infraestructuras mineras - Grafico 01
Digitalización y Automatización de Minas: La Ingeniería Concurrente (IC) como herramienta para diseñar sistemas inteligentes para el mantenimiento de infraestructuras mineras - Grafico 02

Los ingenieros de desarrollo deben considerar desde el principio del proyecto, todos los elementos del ciclo de vida del producto, desde su concepción hasta el cierre de la mina, uso posterior, e incluyendo calidad, costo, planificación y requerimientos del usuario.

Hay una parte esencial dentro del negocio minero que es el MANTENIMIENTO CORRECTIVO, PREDICTIVO e INTELIGENTE de todas las infraestructuras mineras: pistas mineras, rampas, taludes, relaveras, plantas de concentración, flota de camiones, equipos de perforación, almacenes, equipos de TI, centros de control para Dispacth, monitoreo geotécnico o sistemas de planificación minera.

Al día de hoy todos esos sistemas son desarrollados por fabricantes y proveedores distintos, que no tienen una ESTRATEGIA INTEGRADA EN EL NEGOCIO MINERO; su única estrategia es VENDER MAS A LAS EMPRESAS MINERAS. ¿Qué tecnología de comunicaciones utiliza la empresa, qué protocolos de comunicaciones tienen los equipos de perforación o los camiones autónomos: que software se utiliza para la planificación de largo plazo y que software para el corto plazo? ; ¿porqué hay que problemas de reconciliación, porqué el software de diseño de voladuras no esta perfectamente integrado con el software de geotecnia minera?,,etc.

2. La digitalización minera

Las empresas mineras creen erróneamente que la digitalización minera consiste en comprar más PC o más paquetes de software; nada mas lejos de la realidad. Una empresa minera pequeña o mediana puede estar mas digitalizada y ser mas eficiente que una gran empresa minera simplemente porque entiende la tecnología minera y es capaz de aplicarla en sus operaciones mineras.

La ingeniería concurrente (IC) es una herramienta poderosa en el diseño de los proyectos de digitalización y automatización minera; y específicamente en los temas de MANTENIMIENTO INTELIGENTE DE INFRAESTRUCTURAS MINERAS.

El autor presentará en este ponencia en el Congreso las experiencias de su empresa GRUPO SPS INTERNACIONAL en el desarrollo de sistemas inteligentes para minería a fin de avanzar en el modelo de DIGITALIZACION Y AUTOMATIZACION MINERA, modelo de diseño y operaciones que lleva a una mayor competitividad de la empresa minera, y que requiere crear equipos multidisciplinares de Minería, sistemas, telecomunicaciones, seguridad e ingeniería eléctrica.

Un proyecto de digitalización minera debe orientarse a conseguir los siguientes objetivos generales: 1. Acortar los tiempos de desarrollo de los proyectos de digitalización de minas, construcción de minas e infraestructuras. 2. Elevar la productividad. 3. Aumentar la flexibilidad.

3. Ingeniería del mantenimiento en la economía digital

En literatura castellana existen pocas publicaciones técnicas dedicadas a la tecnología de digitalización minera; y ya no digamos a aspectos relacionados con la formulación, planteamiento, desarrollo y ejecución de proyectos de investigación en ciencia y tecnología minera.

La formulación, desarrollo y ejecución de un proyecto de digitalización minera no es una especialidad exclusivamente técnica; sino que tiene perspectivas más amplias y comprende aspectos ingenieriles, jurídicos contractuales, económico-financieros, evaluación y selección de activos e inversiones, etc. Actualmente parece perfilarse una nueva función en la empresa: el Director de Digitalización y Automatización Minera.

Esta sería una función horizontal de comunicación y coordinación de diferentes “culturas empresariales”: investigación, producción, marketing y finanzas, etc. Algunas de sus tareas serian determinar oportunidades de negocio, derivadas de la transformación de productos o procesos, mejora de productos, etc.

Algunas de las tareas del Dirección de Digitalización Minera serian determinar oportunidades de negocio, derivadas de la transformación de operaciones y procesos mineros, mejora de productividad, etc. El problema que se plantea en muchas empresas en relación con los proyectos de Digitalización Minera es la divergencia entre áreas funcionales que están llamadas a cooperar para que dichos proyectos o actividades tengan éxito a medio o largo plazo.

Así; de esta manera nos encontramos con las siguientes situaciones:

GERENCIA DE MINA Y ÁREAS DE INGENIERÍA: Carece del sentido del coste global y de la visión de la mina digital.

FINANZAS : Tiene un espíritu conservador y controlador que no visualiza la perspectiva global de las inversiones en I + D + i. Es decir, no entienden el periodo de madurez de un proyecto de investigación y desarrollo, como es la DIGITALIZACIÓN DE LA MINA. Para entender esta dicotomía voy a recurrir a una experiencia que tuve hace algunos años en Madrid Intentaré contarla lo más objetivamente posible.

La I+D+i es una variable que las empresas deben incorporar a su quehacer estratégico de una manera seria y sostenida. Y ello significa cambiar profundamente conceptos, convicciones, esquemas, proyectos empresariales; y sobre todo presupuestos.

La viabilidad de muchas empresas tiene que ver con su apuesta por la variable I+D+i. No es una cuestión de marketing, propaganda o pose más o menos elegante. Es una cuestión de necesidad imperiosa para poder competir a medio y largo plazo so pena de desaparecer del mercado.

La Digitalización de una Mina no es una especialidad técnica, tiene perspectivas más amplias y comprende aspectos científicos, jurídicos (contractuales), económicos (evaluación y selección de proyectos, control, etc.), selección y gestión del talento, dirección de la Ingeniería Concurrente y de la tecnología, etc.. Y es, esencialmente una actividad bastante compleja, dónde los profesionales escasean.

Hay que potenciar en las empresas minera la figura del Director de Innovación Tecnológica (que no es el típico controller que controla costes); que es una función horizontal de liderazgo, comunicación y coordinación de diferentes culturas empresariales: Investigación, Ingeniería, producción, marketing, finanzas etc.

Algunas de sus tareas serían determinar oportunidades de negocio derivadas de la creación o transformación de productos y procesos, mejora de producto o procesos o sistemas organizacionales., etc.

Es decir hay que aprender a dirigir los sistemas socio-técnicos del SIGLO XXI para crear nuevas oportunidades de negocio basadas en una alta cualificación en I+D+i. No se trata de adaptar productos o procesos al cambio tecnológico; eso no es innovación.

Se trata de crear el cambio tecnológico, de ser actores del mismo, de ir por delante. Innovación Tecnológica es la introducción efectiva de cualquier idea o invento en la actividad económica minera.

Si no es efectiva no es innovación, será otra cosa. Innovador es el agente económico, empresario, autónomo, directivo o empleado. Es el emprendedor que busca mejorar su posición en el mercado (o dentro de su empresa) mediante la incorporación de nuevas técnicas y soluciones de negocio. Es el tipo de gente que hoy por hoy, las empresas necesitan como agua de mayo.

5. Ejemplo de proyecto de ingeniería concurrente en la digitalización minera

Digitalización y Automatización de Minas: La Ingeniería Concurrente (IC) como herramienta para diseñar sistemas inteligentes para el mantenimiento de infraestructuras mineras - Grafico 03
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Digitalización y Automatización de Minas: La Ingeniería Concurrente (IC) como herramienta para diseñar sistemas inteligentes para el mantenimiento de infraestructuras mineras - Grafico 07
Digitalización y Automatización de Minas: La Ingeniería Concurrente (IC) como herramienta para diseñar sistemas inteligentes para el mantenimiento de infraestructuras mineras - Grafico 07

Un proyecto de DM implica introducir tecnologías avanzadas a los sistemas mineros; dentro de los cuales se encuentra la Ingeniería del Mantenimiento (IM). Dentro de esa visión digital de la mina la IM SE ENFOCA EN:

  • La optimización de equipos y maquinaria minera: o carros mineros de bajo perfil, o volquetes autónomos o controlados remotamente, o Palas eléctricas, Pay Loaders, Palas Hidráulicos con dispositivos de control inteligente o Perforadoras autónomas o guiadas (con carros de orugas, llantas, etc). o Camiones cargadores de mezclas explosivas o Cargadores frontales guiados o automatizados o Centros de Dispatch o Sistemas de Monitoreo Geotécnico o Paquetes de Software para Modelización, Cálculo, Diseño y Control en las diversas áreas de operaciones mineras o ERP y sistemas de apoyo a la decisión o Programas de Mantenimiento o Redes de comunicaciones: fibra óptica, Wireless, Stelital, etc. o Sistemas Expertos y Programas de Inteligencia Artificial
  • El diseño e implantación de procedimientos y presupuestos para lograr una mejor mantenibilidad, fiabilidad de sistemas y disponibilidad de los equipos y maquinaria; y cuya implementación es posible hacerlo con SISTEMAS DE CONTROL que usan programas de software e instrumentos de control y realimentación.

Pero; para poder implantar la visión de la MINA DIGITAL es necesario disponer de UN CENTRO DE CONTROL INTEGRADO donde TODOS LOS SISTEMAS Y SUBSISTEMAS MNEROS CONVERSEN CON PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN COMUNES.

Pero; desde nuestro punto de vista de la INGENIERÍA DEL MANTENIMIENTO cada uno de los ACTIVOS, EQUIPOS, SUBSISTEMAS FÍSICOS, SISTEMAS VIRUALES, INTANGIBLES Y/O FÍSICOS deben incorporar DISPOSITIVOS INTELIGENTES con algoritmos a bordo que permitan monitorizar su funcionamiento, almacenar la data, analizarla e interpretarla a fin de poder predecir su comportamiento; informando al CENTRO DE CONTROL de las necesidades de Mantenimiento Correctivo, Preventivo Predictivo e Inteligente.

Es decir, cada EQUIPO, MAQUINARIA O ACTIVO MINERO deberá incorporar un dispositivo de inteligencia artificial orientado al MANTENIMIENTO INTELIGENTE.

Por: Ing. Fredy Rijalba Palacios
Doctor Ingeniero de Minas por la UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID. MSc en Tecnología y Gestión Industrial por la ESCUELA DE ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL DE MADRID. Gerente General de la empresa de Tecnología Minera, GRUPO SPS INTERNACIONAL.


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